Mn-Al双氢氧化物对氟离子的吸附热力学和动力学研究

采用共沉淀法制备Mn-Al双氢氧化物吸附剂,并利用扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope,SEM)、红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FTIR)和比表面积分析仪(Brunauer-Emmett-Teller surface area,BET)等对吸附材料进行了分析.并考察了其对氟离子吸附过程的热力学和动力学,并计算不同温度下该吸附过程的热力学参数.实验结果表明:pH值对Mn-Al吸附剂除氟效能有一定的影响,pH值为6时吸附容量最佳达到了44.15 mg·g-1;实验数据遵循拟二级反应动力学模型;Mn-Al吸附剂对氟离子的吸附符合Langmuir-Freundlich吸附等温模型;热力学参数吉布斯自由能(△G0)小于零,焓变(△H0)＞0,熵变(△S0)＞0,说明Mn-Al双氢氧化物吸附剂对氟离子的吸附反应是自发吸热熵增过程.     

胶原纤维负载锆对氟离子和磷酸根的吸附去除

将Zr(Ⅳ)负载在胶原纤维基质上制备吸附材料,研究了该吸附材料对水溶液中氟离子和磷酸根离子的吸附特性。结果表明,胶原纤维负载Zr(Ⅳ)(ZrCF)对氟离子和磷酸根离子均有较强的吸附能力,在pH=4～9,胶原纤维负载Zr(Ⅳ)对氟离子保持较高的吸附容量;ZrCF吸附磷酸根的适宜pH=3.0～6.0。胶原纤维负载Zr(Ⅳ)对氟离子和磷酸根离子的吸附等温线均符合Langmuir方程;吸附动力学研究表明,胶原纤维负载Zr(Ⅳ)对氟离子和磷酸根离子的吸附动力学可以用准二级速率方程来描述。水中常见的Cl-、NO3-、CO23-和SO24-对ZrCF吸附氟离子和磷酸根离子的影响不大,模拟地下水体系的动态实验结果表明,ZrCF对磷酸根的亲和力更强。     

纳米TiO_2对氟离子吸附性能研究

采用低温水解法制备纳米TiO2,研究了纳米TiO2吸附剂对氟离子的吸附行为,考察了硫酸钛浓度、纳米TiO2投加量、pH值和接触时间对吸附氟离子的影响。结果表明,硫酸钛浓度为0.20 mol/L时得到的纳米TiO2对氟离子吸附效果最好;纳米TiO2的吸附量随溶液pH值的升高而下降,当pH值为4.0时最大吸附量为28.8 mg/g;100 min内纳米TiO2对氟离子的吸附率可以达到78.5%;吸附动力学研究表明,纳米TiO2对氟离子的吸附动力学可以用准二级动力学方程来描述,吸附过程符合Langmuir等温吸附模型。     

Ag+改性羟基磷灰石制备及其除氟抑菌特性研究

利用原位共沉淀法制备Ag⁺改性羟基磷灰石(Ag-HAP)吸附剂,考察Ag⁺/Ca²⁺摩尔比对Ag-HAP吸附剂除氟抑菌效果的影响。红外光谱和X-射线粉末衍射实验表明Ag⁺置换Ca²⁺进入HAP晶格中,形成了Ag⁺-Ca²⁺新晶格。利用Langmuir和Freundlich吸附等温方程对实验数据进行拟合,对比相关系数R²值,Langmuir模型能更好地描述该吸附过程,且Ag-HAP吸附剂对氟离子的吸附更趋于单分子层吸附。计算了吸附热力学和动力学参数值,探讨了Ag-HAP吸附剂对氟离子的吸附机理。ΔG⁰＜0、H⁰＞0和ΔS⁰＞0,说明Ag-HAP吸附剂对氟离子的吸附是自发的、吸热的熵增过程,温度升高有利于吸附。吸附活化能E_a=12.645 kJ/mol,迁移能E=7.331 kJ/mol说明该吸附过程以物理吸附为主。Ag-HAP吸附剂对氟离子的吸附符合拟二级反应动力学方程。利用龙头式净水器模拟Ag-HAP吸附剂除氟抑菌的动态吸附过程,抑菌实验表明Ag-HAP吸附剂的加入大大提高了饮用水的抑菌性能。     

改性火山石对氟离子的吸附性能研究

选用盐酸改性天然火山石作为吸附剂,研究了其对水中氟离子的去除性能,探究吸附时间、改性火山石投加量和溶液pH值对氟离子吸附效果的影响。结果表明,盐酸改性提高了火山石对氟离子的吸附能力。改性火山石对含氟废水的处理时间较短,120min即可达到平衡;吸附剂投加量为8g·L-1时,氟离子的吸附去除率达到最大,为82.4%;溶液pH为4～7的范围内,对氟离子的吸附去除率达到75%以上。正交实验结果发现,当吸附时间为60min,改性火山石投加量为8g·L-1,溶液pH为4时,对氟离子的吸附效果较好。改性火山石吸附氟离子的过程更符合Langmuir模型,吸附过程更接近单层吸附,吸附容量可达0.91mg·g-1,吸附动力学符合Lagergren二级动力学方程,吸附速率快。     

钇/羟基磷灰石的制备及对含磷废水的净化

以氢氧化钙和磷酸二氢钠为原料制备羟基磷灰石，通过化学沉淀法制备钇/羟基磷灰石复合材料，利用SEM-EDS（扫描电子显微镜）、XRD（X射线衍射）、FTIR（傅里叶变换红外光谱）等表征其晶体结构与形貌，并采用静态吸附实验考察吸附剂的负载比例、pH、吸附时间和初始浓度对磷酸盐的吸附性能的影响。结果显示：羟基磷灰石为分散均匀的稻米状颗粒，XRD图谱显示为典型的羟基磷灰石，钇/羟基磷灰石颗粒发生团聚且粒径变大，特征峰峰强减弱，但未出现新的强特征峰。吸附研究表明：钙与钇的摩尔比为2∶1时吸附效率最高，复合材料的吸附容量随初始浓度的增加而增大，最大吸附量为116.38mg/g，吸附过程符合准二级动力学模型、双室一级动力学模型和Freundlich等温吸附模型，吸附过程由化学吸附主导，随pH在3~9的范围增加，复合材料的吸附效率先增后减，在pH为5~6时达到最大值。     

载铝改性沸石除氟的热力学和动力学机理研究

本文依次采用1.0 mol/L的氢氧化钠和10％的硫酸铝改性天然沸石,然后经过焙烧得到载铝改性沸石样品.对天然沸石和改性沸石的吸附性能做了比较,考查了溶液pH值和温度对改性沸石吸附容量的影响,并对吸附过程进行了动力学和热力学研究.结果表明:改性沸石的吸附容量远远大于天然沸石,在溶液pH值为6,温度为室温时改性沸石的吸附容量达到最佳为1.44 mg/g;改性沸石对氟离子的吸附动力学符合准二级动力学方程,吸附热力学过程符合Freundlich模型,不同温度下的吸附热力学的吉布斯自由能以及焓变和熵变均为负值表明该吸附过程为自发放热反应;初步探讨了载铝改性沸石对氟离子吸附过程的反应机理.     

粉煤灰漂珠表面碳纳米管的生长及铅离子吸附研究

采用化学气相沉积法在粉煤灰漂珠表面进行碳纳米管的催化生长,结合扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)的表征,探究其微观结构及表面性质;并将其用于铅离子吸附,考察溶液pH值、吸附时间、初始浓度对吸附铅离子的影响.结果 表明,粉煤灰漂珠表面覆盖一层碳纳米管,管径在30 ～ 50 nm范围内变化,且碳纳米管表面含有羧基、羟基及内脂基等含氧官能团;在25℃,pH值为7,吸附时间为180 min时,粉煤灰漂珠/碳纳米管对Pb2+的吸附效果最好,吸附容量为38.23 mg/g.粉煤灰漂珠表面生长碳纳米管对铅离子吸附过程符合准二级动力学模型;等温吸附过程符合Freundlich方程.     

氧化锆负载树脂氟离子吸附剂的性能研究

采用自制的氧化锆负载树脂氟离子吸附剂对含氟水进行处理,考察了吸附剂吸附时间、溶液pH等吸附条件对其吸附性能的影响.结果表明,该吸附剂有较大的吸附容量,对氟离子的吸附在室温下符合Langmuir等温吸附,而且吸附速率快,吸附动力学符合拟二级动力学方程,并且脱附效果好,再生能力强,是一种具有广泛应用前景的新型氟离子吸附剂.     

羟基磷灰石对水溶液中锌离子的吸附动力学研究

以废弃的鸡蛋壳为原料,制备了碳羟基磷灰石,用红外光谱对其结构进行了表征。将得到的碳羟基磷灰石进行水溶液中锌离子的吸附,考察了吸附过程的动力学,结果表明,碳羟基磷灰石对水溶液中锌离子的吸附符合二级反应动力学方程：1/ρR=0.0536t＋1.0992,相关系数R=0.99724,其拟合度比较好。     

硅胶负载交联壳聚糖树脂的制备及吸附性能

以壳聚糖、硅胶为主要原料制备了一种硅胶负载交联壳聚糖树脂,采用红外光谱(IR)、X-衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)对其进行结构性能表征,并研究了树脂对金、银离子的吸附行为。重点考察了交联剂用量、介质pH值和初始离子浓度等因素对树脂材料吸附率的影响,试验结果表明,该树脂对金银离子的吸附率均大于90%。对于金离子的吸附而言,控制pH值在4,吸附时间90 min时吸附率最高;对于银离子的吸附而言,控制pH值在4~6,吸附时间100 min时吸附率最高。离子初始质量浓度对树脂材料的吸附率影响不大。     

螯合树脂对铜离子的吸附动力学和热力学

针对以谷氨酰胺-铜(II)配合物为供体酶法制备茶氨酸体系,研究了D401螯合树脂对Cu2+的吸附,探讨了吸附过程的热力学和动力学,通过红外光谱鉴定了树脂的配位结构. 结果表明,树脂吸附量随离子浓度和温度升高而增加,当pH为5.6时吸附量最大,达1.887 mmol/g. 不同温度下Langmuir方程均呈现很好的拟合度. 热力学平衡方程计算得DG<0, DH=21.5 kJ/mol, DS>0,表明该吸附过程是自发的、吸热、熵增加的过程. 动力学研究表明,该过程符合准二级动力学模型,吸附反应速率由颗粒扩散和液膜扩散共同控制. 该树脂在较宽的pH范围内对Cu2+具有很好的选择吸附性,可用于酶转化茶氨酸体系中Cu2+的去除.     

铁改性花生壳生物炭除氟性能及机理研究

花生壳在600℃焙烧制得生物炭(BC),用三氯化铁(FeCl_3)溶液进行改性,制备载铁改性生物炭(Fe-BC),采用扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱(FTIR)进行表征,对高氟水进行了吸附处理研究。结果表明,当FeCl_3溶液浓度为4 mol/L,Fe-BC投加量为8 g/L,5 mg/L NaF溶液pH为7时,吸附性能良好,2 h后吸附饱和,饱和吸附量为1.545 mg/g。Fe-BC吸附氟离子的过程符合准二级动力学模型,其吸附模式符合Langmuir等温吸附模型。     

巯基化二氧化钛对水体中汞的去除性能

用3-巯基丙基三甲氧基硅烷(MPTMS)对纳米二氧化钛进行巯基化改性,对巯基化纳米二氧化钛进行结构表征并且考察其对水体中汞离子的吸附性能。利用静态批式吸附试验研究不同pH、汞离子浓度、吸附剂用量对吸附效果的影响,并且研究其吸附过程的热力学、动力学特征。XRD、SEM及FT-IR结果表明,MPTMS已经成功接入纳米二氧化钛表面。25℃下最佳吸附条件为pH为9、吸附剂用量0.01 g、汞离子浓度100 ppm、反应时间2.5 h,吸附量可达350 mg·g-1。巯基化纳米二氧化钛对汞的吸附最符合Langmuir吸附等温线,表明吸附过程为单分子吸附;pseudo-second order准二级动力学模型更符合该吸附过程,表明该吸附过程发生了化学反应。热力学分析表明,巯基化纳米二氧化钛对汞的吸附是一个自发、吸热熵增的过程。该材料对水质中汞离子具有较好的富集能力,有着良好的应用前景。     

CaF_2-CR杂化吸附材料对乙基紫的吸附性能研究

利用有机染料配体刚果红(CR)与无机骨架材料CaF_2进行杂化反应制备CaF_2-CR杂化吸附材料。考察了CaF_2-CR杂化吸附材料对染料乙基紫吸附过程的动力学、热力学及水体p H、温度、作用时间及离子强度等条件对吸附的影响。结果表明:pH为中性,温度为30℃,离子强度0.10 mol/L时,CaF_2-CR加入量为1.05 mg/L、原水色度为13 163倍、COD 602 mg/L时,吸附10 min后,色度和COD去除率分别为70%和95%。CaF_2-CR对EV的吸附过程符合二级吸附动力学方程(R2=0.999 9),Langmuir吸附等温模型能较好的描述该吸附过程,热力学参数ΔG0,表明该吸附是易于自发进行的过程。     

铀在FeCl_3改性红壤上的吸附行为

采用分光光度法和批处理法研究了U(Ⅵ)在FeCl_3改性红壤上的吸附行为,并探讨了pH、离子强度、腐植酸、接触时间、温度等因素对吸附行为的影响。对天然红壤(NRE)和改性红壤(IMRE)进行SEM、XRD和FTIR表征,并讨论了U(Ⅵ)在改性红壤上的吸附动力学以及热力学行为。结果表明,改性红壤较天然红壤有更强的吸附能力,准二阶动力学模型可以用来描述铀在改性红壤上的吸附。通过对溶液pH和离子强度因素的研究,当溶液的pH8时吸附率随pH的升高而增大;随着pH的继续上升,吸附率则逐渐降低,并发现高离子强度不利于对铀的吸附。在较低pH下,腐植酸对吸附有加强的作用,而随着pH的上升,腐植酸对吸附有抑制作用。Freundlich模型可以较好地描述改性红壤对U(Ⅵ)的热力学吸附过程。相应的热力学函数表明,改性红壤对U(Ⅵ)的吸附为自发且吸热的过程。     

羟基磷灰石微球的制备及废水除氟性能评价

以壳聚糖为模板,通过反向乳液聚合制备得到羟基磷灰石微球（CTS-HAP）,在利用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、能谱（EDS）、红外光谱（FT-IR）对改性和吸附前后微球进行微观分析基础上,测定其在氟化钠溶液中的平衡吸附量为17.8 mg/g（吸附pH=4）,微球对氟离子吸附符合多层分子吸附模型——Freundlich模型。针对氟离子质量浓度为2 789.2 mg/L、pH为1.7的酸性高含氟废水,设计二阶段除氟。初步除氟阶段氢氧化钙用量为10 864 mg/L,剩余氟离子质量浓度为200.6 mg/L,去除率为92.81%;深度除氟采用CTS-HAP微球吸附法,CTS-HAP微球用量为24 g/L,去除率为95.2%,满足处理后废水氟离子浓度要求。     

海藻酸钠-氢氧化镧改性Y型分子筛颗粒除氟研究

为解决除氟吸附剂分离困难、有效成分流失等问题,以海藻酸钠（SA）与氢氧化镧改性Y型分子筛（LHMS）为原料,采用滴球法制备了SA@LHMS颗粒吸附剂,并采用模拟废水对其进行了除氟研究。通过正交实验确定了吸附剂最佳制备条件,并通过间歇吸附实验测试了吸附剂投加量、pH、共存离子等因素对吸附的影响,探究了吸附速率、吸附等温线等吸附性能。结果表明,SA@LHMS吸附速率曲线符合拟二级反应速率方程;吸附等温线符合Ⅱ型等温线,为多分子层吸附;初始pH（3~12）对吸附效果没有显著影响;高浓度共存阴离子（50 mg/L）对吸附过程有一定抑制;1 mol/L和2 mol/L氢氧化钠溶液对SA@LHMS再生效果较好,经3次再生仍然保留较高的吸附能力。SA@LHMS颗粒表面和截面形态以及吸附前后颗粒的表面形态差异明显;吸附前后颗粒表面能谱（EDS）分析以及红外光谱（FT-IR）分析结果显示,吸附过程中溶液中的氟离子（F^-）与颗粒表面及内部的羟基（—OH）发生配体交换。     

吗啡啉螯合树脂对水中钨离子的吸附及解吸性能

通过制备吗啡啉螯合树脂作为吸附材料对水中钨离子进行吸附与解吸实验,考察吸附pH、共存离子、吸附温度对饱和吸附容量的影响,并对其进行了傅里叶红外光谱(FTIR)、热重分析仪(TGA)、电位分析仪(Zeta)、扫描电子显微镜(SEM)等手段的表征。结果表明PS-MPL树脂对钨离子的最佳吸附pH=4.0,308 K下饱和吸附量为349.2mg·g~(-1),平衡时间为13 h。吸附过程遵循二级动力学模型,吸附等温线与Langmuir模型较为吻合。通过2%(质量分数)NaOH溶液进行解吸,解吸率达到100%。PS-MPL树脂吸附钨离子具有高选择性、高吸附性、高洗脱率等优点。     

聚丙烯酸钠/丙烯酰胺复合物的制备及其吸附

以反相悬浮聚合法制备一系列聚丙烯酸钠和丙烯酰胺共聚物[P(AANa-co-AM)],运用傅里叶红外光谱(FT-IR)、热重分析(TG)等手段对其表征。研究了溶液pH值、单体配比、吸附时间、Pb~(2+)浓度和温度等因素对吸附性能的影响。结果显示,在最适pH值下,不同单体配比的聚丙烯酸钠/丙烯酰胺(AA/AM)吸附剂对Pb~(2+)的吸附效果不同,其中AA/AM单体配比为5∶5时,对Pb~(2+)的吸附效果最好。动力学研究表明,该复合材料对铅离子的吸附符合准二级模型;热力学实验数据显示,Langmuir模型比Freundlich模型更符合吸附等温线。当温度由298 K升高到318 K时,最大吸附量由591.7 mg/g增加到625.0 mg/g,热力学研究表明,P(AANa-co-AM)凝胶对Pb~(2+)的吸附为一自发吸热过程。