改性凹凸棒土吸附剂的制备及对水中Cr(Ⅵ)的吸附机理

通过γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷偶联剂将四乙烯五胺(TEPA)修饰在凹凸棒土(ATP)表面,制备TEPA改性ATP复合材料(TEPA-ATP)。通过FTIR、XRD、SEM、TGA、Zeta、XPS和元素分析等手段对复合材料进行表征分析,并系统研究复合材料对水体中Cr(Ⅵ)的吸附性能。结果表明,TEPA已经成功修饰在ATP表面,并对水体中Cr(Ⅵ)有很好的去除效果,其吸附等温线符合Langmuir模型,饱和吸附量为270.8 mg/g,吸附动力学符合拟二级动力学模型。TEPA-ATP对Cr(Ⅵ)的吸附能力随着pH值的升高而降低。Cl~-对TEPA-ATP吸附Cr(Ⅵ)几乎没有影响,而PO_4~(3-)会大幅降低TEPA-ATP对Cr(Ⅵ)的吸附能力。结合吸附实验结果和XPS表征分析可知,TEPA-ATP吸附剂主要是通过吸附和化学还原作用去除水体中的Cr(Ⅵ)。     

氨化烟末生物碳吸附剂的制备及其对Cr(Ⅵ)的吸附行为

以卷烟废弃烟末为原材料,对其进行碳化处理后再引入氨基功能团制备氨化烟末生物碳吸附剂(NH₂/TPB),研究p H、投加量、温度、吸附时间对NH₂/TPB吸附Cr(Ⅵ)的影响。通过扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)等技术进行机制分析。结果表明:初始浓度为210 mg/L、pH=4、投加量为0.8 g/L、温度为45℃、吸附时间为120 min时,NH₂/TPB对Cr(Ⅵ)的最大吸附量为103.627 mg/g。吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir吸附等温模型。Cr(Ⅵ)吸附去除机制主要包括静电相互作用、还原反应以及与-NH₂、-OH、-COOH的配位络合,与Si-O-Si的"π-π"相互作用。通过5次吸附-解吸试验发现,Cr(Ⅵ)去除率在82.88%以上。研究表明氨化烟末生物碳具备处理与修复酸性含Cr(Ⅵ)废水污染的潜力。     

坡缕石/氧化铝复合材料对水溶液中Cr(Ⅵ)的吸附效应

为了去除工业废水中的Cr(Ⅵ),采用氧化铝对坡缕石进行改性,以制备的坡缕石/氧化铝复合材料为吸附剂吸附水中的Cr(Ⅵ),研究了影响吸附效果的主要因素(吸附剂用量、溶液初始pH值、吸附时间)及吸附过程的动力学特征,并探讨了吸附平衡。结果表明:氧化铝包覆在坡缕石黏土表面形成了结构蓬松的复合物,当其用量为2.0 g/L时,吸附pH值小于6.0的溶液中Cr(Ⅵ)的效果较好,吸附平衡时间为90 min,吸附过程能较好地符合准二级动力学模型,吸附平衡可由Langmuir等温吸附方程描述,饱和吸附量为44.64 mg/g。     

Box-Behnken响应曲面法优化草酸改性杨树叶对六价铬的吸附

采用草酸改性杨树叶(OPL)作为新型生物吸附剂对水溶液中六价铬[Cr(Ⅵ)]进行吸附,探讨了影响吸附效果的主要因素,并利用Box-Behnken响应曲面法对吸附条件进行优化。单一因素实验结果表明,溶液pH、吸附剂投加量和Cr(Ⅵ)离子初始质量浓度对Cr(Ⅵ)在生物吸附剂OPL表面的吸附产生较大影响。Box-Behnken响应曲面法对吸附条件的优化结果表明,当pH为1.66、投加量为0.29g、Cr(Ⅵ)初始质量浓度为50mg/L时,生物吸附剂OPL对Cr(Ⅵ)的吸附效果最好,预测去除率为99.98%,与实测去除率仅偏差4.8%。     

改性凹凸棒土吸附剂去除水中的Cr(VI)

以凹凸棒土为载体,合成了乙二胺(EDA)改性凹凸棒土(ATP)吸附剂EDA/ATP复合材料。采用FTIR、TGA对吸附剂进行表征,同时将其应用于对水中Cr(VI)的吸附,研究了溶液初始浓度、吸附时间、溶液pH、Cl?与PO₄3?阴离子浓度对吸附的影响。FTIR和TGA结果表明乙二胺已成功接枝到凹凸棒土表面。吸附实验表明,25℃时EDA/ATP复合材料对Cr(VI)的最大吸附容量为153.78 mg·g?1,吸附在800~900 min内达到平衡,吸附符合Freundlich吸附等温模型和拟二级动力学模型;在初始溶液pH为2~10条件下,随着pH的增加,吸附量先增加再降低,pH为3时,吸附量最大;Cl?对吸附影响较小,PO₄3?对吸附的影响较大,当PO₄3?浓度达到20 mmol·L?1时,Cr(VI)最大吸附量下降了83 mg·g?1;实验表明EDA/ATP可作为一种潜在处理水中Cr(VI)的吸附剂。      

胶原纤维对水中Cr(Ⅵ)的吸附性能研究

胶原纤维(CF)作为吸附剂去除水中Cr(Ⅵ),研究了CF去除Cr(Ⅵ)时溶液pH值、温度、吸附剂用量和Cr(Ⅵ)初始浓度对去除效率的影响。结果显示,CF对Cr(Ⅵ)的去除率随溶液pH值降低而升高,在pH值为2.0时达到最大,随吸附剂用量增大而增大,随Cr(Ⅵ)初始浓度增加而减小,CF对Cr(Ⅵ)的吸附量随吸附剂用量增加而减小;随Cr(Ⅵ)初始浓度增加而增加,最后趋于稳定。吸附平衡时间为6h,最佳吸附温度为40℃。测定了吸附等温线和吸附动力学曲线,结果表明,Freundlich等温方程能更好地描述CF对Cr(Ⅵ)的吸附,吸附动力学符合伪二级吸附速率方程。FT-IR和SEM-EDS分析表明,CF表面含有大量氨基羧基及羟基等活性官能团,CF对Cr(Ⅵ)的吸附过程存在铬酸根阴离子与质子化活性官能团的静电吸附作用和离子交换作用。     

海藻酸钠/聚乙烯亚胺凝胶球的合成及对Cr(Ⅵ)的吸附性能和机制

海藻酸钠(SA)是一种生物质材料,具有来源广泛、价格低廉的特性,被众多科研人员用于实验室研究,制备成吸附剂去除水溶液中的金属离子。但目前制备的大多数SA基吸附材料是实心水凝胶状,具有比表面积较低、吸附速率慢、吸附容量小的缺点。本研究以SA为基体,向其中添加碳酸钙和聚乙烯亚胺(PEI),以戊二醛为交联剂,经冷冻干燥后制备出多孔的SA/PEI凝胶球,探究其对水溶液中Cr(Ⅵ)的吸附特性。通过改变实验条件,研究pH值、Cr(Ⅵ)初始浓度、吸附温度、吸附时间等对SA/PEI凝胶球吸附性能的影响;引入吸附动力学和热力学模型对吸附过程进行分析;采用FTIR、Zeta电位、SEM、XPS对SA/PEI凝胶球合成及吸附Cr(Ⅵ)机制进行综合分析。结果表明,SA/PEI凝胶球对Cr(Ⅵ)的去除率与初始浓度呈负相关;该吸附过程符合拟二级动力学和Langmuir等温吸附模型,且该吸附反应是自发的吸热过程,在温度为318.15 K、pH值为2时,Langmuir等温吸附拟合所得最大吸附量为262.83 mg/g。SA/PEI凝胶球对Cr(Ⅵ)的吸附机制主要为静电作用导致的物理吸附。      

钙铝和铁铝水滑石的制备及其吸附水中六价铬的性能

为寻找高效吸附水中六价铬(Cr(Ⅵ))的水滑石功能材料,以水热法制备钙铝(CaAl-LDH)和铁铝水滑石(FeAlLDH) 2种吸附剂,通过X射线衍射仪、红外光谱仪、扫描电镜和比表面积测定仪研究其结构和性质,采用批次平衡实验比较研究其对水中Cr(Ⅵ)的吸附性能。结果表明:CaAl-LDH和FeAl-LDH具有水滑石的特征衍射峰和介孔结构,呈六边形片状,比表面积分别为8.746、159.5 m~2/g; 2种材料对Cr(Ⅵ)的吸附速率较快,在30 min达到平衡,且吸附过程不受溶液pH值的影响,溶液中存在的常见阴离子对Cr(Ⅵ)影响较小;吸附动力学和等温线数据分别符合拟二级动力学方程和Langmuir等温线模型,CaAl-LDH和FeAl-LDH对Cr(Ⅵ)的最大吸附量分别为34.92、51.31 g/kg。     

蒙脱土/Fe3O4/腐殖酸复合材料对U(Ⅵ)的作用机制

通过水热法制备蒙脱土/Fe₃O₄/腐殖酸复合材料(MFH),探究pH值、MFH的投加量、吸附时间、U(Ⅵ)初始浓度及温度等因素对MFH吸附U(Ⅵ)的影响。结果表明:在所选实验条件范围内,MFH的投加量对其吸附U(Ⅵ)的影响最大;当U(Ⅵ)初始浓度为5 mg·L^-1,pH值为6,MFH投加量为0.3 g·L^-1,温度为30℃时,MFH对U(Ⅵ)去除在30 min后达到平衡,此时去除率达到97.7%;MFH对U(Ⅵ)的吸附符合准二级动力学模型和Langmuir模型;MFH对U(Ⅵ)的去除机理为络合作用和还原作用。再生实验表明,经5次吸附-解吸后,MFH复合材料对U(Ⅵ)的吸附率仍在90%以上,表明MFH对U(Ⅵ)的去除效果较好且具有高效重复利用性。     

埃洛石纳米管/聚间苯二胺复合材料去除Cr(Ⅵ)的性能

为了获得一种去除重金属Cr（Ⅵ）的高性能吸附材料,在原位化学聚合过程中滴加Na₂CO₃对产物的氧化态进行调节,室温条件下成功制备了埃洛石纳米管/聚间苯二胺（HNTs/PmPD）复合材料。采用SEM、TGA、EDS、Brunauer-Emmett-Teller比表面积分析（BET）、电感耦合等离子体质谱分析（ICP-MS）、FTIR和Zeta电位分析（Zeta）等对HNTs/PmPD复合材料性能和表面结构进行表征。同时,还研究了pH值、时间、初始浓度和温度等实验参数对HNTs/PmPD复合材料的去除Cr（Ⅵ）效果的影响。通过动力学和等温线模型对HNTs/PmPD复合材料吸附Cr（Ⅵ）的实验数据进行了拟合评估。HNTs/PmPD复合材料具有优异的Cr（Ⅵ）去除能力及良好的沉降分离和循环再生性能,室温下的Cr（Ⅵ）吸附容量可达到855.66 mg·g-1以上。研究表明,存在于HNTs/PmPD复合材料表面的大量氨基和亚胺基是去除Cr（Ⅵ）的主要活性位点。HNTs/PmPD复合材料性能优异,在含Cr（Ⅵ）废水治理领域具有广阔的应用前景。      

聚乙烯亚胺改性磁性酵母复合材料去除铀(VI)的性能

为了高效便捷地处理放射性废水,制备了聚乙烯亚胺(PEI)改性磁性酵母(MY)复合生物材料(MY@SiO₂-PEI),并将其用于铀(VI)的去除。采用SEM、FTIR、Zeta电位及XPS对材料进行表征,运用Visual MINTEQ模拟不同条件下U(VI)形态分布,通过研究不同溶液pH、温度、反应时间、离子强度,阴离子(CO₃2?、PO₄3?)及不同U(VI)初始质量浓度等方面,考察不同因素对MY@SiO₂-PEI吸附U(VI)的性能影响,并对MY@SiO₂-PEI的循环利用能力进行研究。结果表明,MY@SiO₂-PEI对U(VI)的吸附表现出强pH依赖性,离子强度对吸附效果无显著干扰,说明反应主要受表面络合作用控制。FTIR、XPS及Zeta电位分析发现促使U(VI)吸附的主要因素是材料表面不同官能团(N=C、NH(NH₂)、C—N=C)与U(VI)的络合作用及静电吸引作用。MY@SiO₂-PEI最大吸附量可达173.99 mg/g,且吸附在20 min就可达到吸附平衡。准二级动力学和Langmuir等温方程能很好的拟合此吸附过程,且热力学表明吸附过程是自发吸热过程。MY@SiO₂-PEI材料的合成方法简便,去除效果好,再生性佳,是一种很有前途的环境污染治理中放射性核素的吸附剂。      

Enhanced removal of Cr(VI) from aqueous solution using polypyrrole/Fe3O4 magnetic nanocomposite

Fe(3)O(4) coated polypyrrole (PPy) magnetic nanocomposite was prepared via in situ polymerization of pyrrole monomer for the removal of highly toxic Cr(VI). Structure and morphology of the prepared nanocomposite were characterized by attenuated total reflectance Fourier transform infrared spectroscopy (ATR-FTIR), X-ray diffraction pattern, Field emission scanning electron microscopy (FE-SEM) and high resolution transmission electron microscopy (HR-TEM). Electron spin resonance (ESR) studies confirmed that the nanocomposite is magnetic in nature. Up to 100% adsorption was found with 200mg/L Cr(VI) aqueous solution at pH 2. Adsorption of Cr(VI) on the surface of the adsorbent was confirmed by the ATR-FTIR and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). XPS studies also suggested that ion exchange and reduction on the surface of the nanocomposite may be the possible mechanism for Cr(VI) removal by the PPy/Fe(3)O(4) nanocomposite. Adsorption results showed that Cr(VI) removal efficiency by the nanocomposite decreased with an increase in pH. Adsorption kinetics was best described by the pseudo-second-order rate model. Isotherm data fitted well to the Langmuir isotherm model. Thermodynamic study revealed that the adsorption process is endothermic and spontaneous in nature. Desorption experiment showed that in spite of the very poor recovery of the adsorbed Cr(VI); the regenerated adsorbent can be reused successfully for two successive adsorption-desorption cycles without appreciable loss of its original capacity.     

The use of sulphuric acid-carbonization products of sugar beet pulp in Cr(VI) removal

A carbon rich adsorbent prepared from the reaction of sugar beet pulp with sulphuric acid and gas formed during carbonization process have been studied for Cr(VI) removal from aqueous solutions. The SO(2) rich gas was shown to be an excellent Cr(VI) reductant. The equilibrium and kinetic studies were conducted by using the carbonaceous adsorbent derived from sugar beet pulp. The lower pH favoured Cr(VI) adsorption but substantial Cr(VI) reduction was observed. The Langmuir and Freundlich isotherm models were applied and the Langmuir model best fit the equilibrium isotherm data. The maximum adsorption capacity of chromium calculated from Langmuir isotherm is about 24 mgg(-1) for 25 degrees C. The adsorption of Cr(VI) is an endothermic process and follows the pseudo-second-order rate kinetics. The sulphuric acid-carbonization is an economical method for particularly chromium removal because the gas generated during carbonization exhibits good Cr(VI) reduction properties and carbonaceous material obtained is an efficient Cr(VI) adsorbent.     

ZIF-8-SiO2的制备及其对U(VI)的吸附

以沸石咪唑酯骨架结构材料ZIF-8及硅酸四乙酯(TEOS)为原料制备ZIF-8-SiO₂复合材料,并采用XRD、SEM、EDS等方法对ZIF-8-SiO₂的结构及吸附U(VI)前后的形貌进行表征,结果表明ZIF-8-SiO₂成功制备且对U(VI)具有良好的吸附作用。以静态吸附实验,分别考察了pH值、时间、温度、溶液初始铀浓度、盐浓度及超高压环境等对ZIF-8-SiO₂吸附性能的影响。由实验结果可得,在初始浓度为80 mg·L?1时,25℃下ZIF-8-SiO₂对U(VI)的最大实际吸附量为498 mg·g?1,根据Langmuir模型拟合结果分析得出,ZIF-8-SiO₂对U(VI)的理论吸附量最高可达678.5 mg·g?1,且在200~500 MPa范围内,压强越高越有利于吸附。通过FTIR、XPS等方法对ZIF-8-SiO₂吸附铀酰离子前后的结构进行分析,探究该吸附过程中可能存在的吸附机制。      

Removal of chromium Cr(VI) by low-cost chemically activated carbon materials from water

Low-cost, chemically activated carbon materials, Pellet-600 and PVA-300, were prepared at relatively low temperatures and show more effective removal efficiency of Cr(VI) from water than commercially available activated carbons tested. The Pellet-600 is a pelletized carbon material with high mesoporous volumes and surface area, and the PVA-300 is composed of a high surface area carbon coating on a fiberglass mat substrate. A much faster adsorption kinetics and a much higher adsorption capacity for Cr(VI) are achieved by the Pellet-600. At very low concentrations of Cr(VI), the PVA-300 displays a strong adsorption ability for Cr(VI). XPS data show an increase in the atomic ratio of Cr/C and oxidation of carbon materials after adsorption of Cr(VI). These results suggest that a high content of mesopores with a high surface area and surface functional groups greatly improve the Cr(VI) removal efficiency from water.     

HCl浓度对水合氧化铁复合吸附剂P吸附效能的影响

为避免传统水合氧化铁(HFO)负载树脂复合吸附剂制备过程中大量使用HCl对设备防腐、安全及环保带来的问题,优化HFO复合吸附剂的制备工艺方法,改变负载液中HCl浓度制备得到多种HFO复合吸附剂,考察制备得到的HFO复合吸附剂对P的吸附动力学、吸附等温线、初始pH、共存离子影响、解吸再生方法等,评价负载液中HCl浓度对吸附剂吸附效能的影响。结果表明,负载液中HCl浓度由2 mol·L?1降低至0.5 mol·L?1,并不会显著降低HFO复合吸附剂的P吸附容量。HCl浓度为0.5 mol·L?1时制备得到的HFO复合吸附剂对P的最大吸附容量为29.67 mg·g?1,显著高于D201树脂载体(16.39 mg·g?1),其吸附动力学曲线更符合准一级吸附动力学模型,最佳的P吸附pH为6~8,在共存离子Cl?、NO₃?、SO₄2?、CO₃2?浓度为1.0 g·L?1的条件下,吸附剂对P的吸附容量降低31.1%~53.0%。采用5wt%的NaOH溶液能有效实现吸附剂中P的解吸再生。      

纳米Fe3O4@茶渣/海藻酸钙磁性复合材料制备及其对亚甲基蓝的吸附性能与吸附机制

采用离子共沉淀技术在茶渣(Tea waste, TW)表面沉积纳米Fe₃O₄粒子(TW@nano-Fe₃O₄),用溶胶凝胶法制备茶渣@纳米Fe₃O₄/海藻酸钙(TW@nano-Fe₃O₄/CA)磁性复合微球,通过SEM、XPS、XRD、振动样品磁强计(VSM)及万能试验机对材料结构和性能进行了表征与测试,并研究了其对水溶液中亚甲基蓝(Methylene blue, MB)的吸附性能与机制。结果表明,TW@nano-Fe₃O₄/CA复合微球磁性响应明显,粒径为1.2~1.7 mm。微球表面粗糙、褶皱,内部为疏松多孔道结构。随TW@nano-Fe₃O₄含量增加,微球粒径增加,磁响应增强,但对MB的吸附量缓慢下降;TW@nano-Fe₃O₄/CA微球对MB的吸附动力学数据与准二级动力学方程拟合较好,等温吸附过程符合Langmuir模型,对MB的吸附过程是自发性和熵减小的放热过程。在303 K下,质量配比为TW@nano-Fe₃O₄∶CA=4∶1的复合微球对MB的Langmuir最大吸附量为272.5 mg·g^-1,比TW提高86.7%,并具有良好的再生与循环使用性能。     

磁性复合凝胶球对Pb(Ⅱ)的吸附特性与机制

以海藻酸钠(SA)作为基体前驱材料,通过离子交联法包埋固化L-甲硫氨酸(L-met)和纳米Fe₃O₄形成磁性复合凝胶球SA@Fe₃O₄/L-met。实验探究了SA@Fe₃O₄/L-met在不同pH、投加量和初始离子浓度条件下对Pb(Ⅱ)吸附能力的影响。结果表明,在pH=5、投加量为0.5 g·L?1、初始浓度为20 mg·L?1时,SA@Fe₃O₄/L-met对Pb(Ⅱ)能达到较好的吸附效率,最大吸附量可达到328.02 mg·g?1,远大于Fe₃O₄@SA与SA的吸附量142.5 mg·g?1和152.8 mg·g?1。吸附动力学和热力学研究表明该吸附过程分别对准二级动力学方程和Langmuir方程的拟合程度更大,且反应过程是一个熵增吸热的过程。最后采用SEM、XPS、VSM等对SA@Fe₃O₄/L-met的结构与性能进行表征分析,发现SA@Fe₃O₄/L-met中的氨基和羧基通过配位反应与Pb(Ⅱ)结合,同时还存在着离子交换作用。经过5次解吸后SA@Fe₃O₄/L-met的吸附量仍能达到210.5 mg·g?1,是一种较理想的环保吸附剂。      

壳聚糖功能化磁性氧化石墨烯复合材料的制备及对甲基橙的吸附

用改进Hummers方法和水热法制备壳聚糖功能化磁性氧化石墨烯(CS/MGO)复合材料,通过SEM、FTIR、XRD、BET和振动样品磁强计(VSM)对材料结构和性能进行表征和测试,并对水中甲基橙(Methyl orange,MO)吸附研究。结果表明:氧化石墨烯(Graphene oxide,GO)与壳聚糖(Chitosan,CS)成功键合,热稳定性好,被壳聚糖修饰后比表面积为36.873 m2·g?1,磁性粒子均匀分布在GO表面,磁性响应明显。考察pH值、MO初始浓度、CS/MGO复合材料添加量及再生性能对MO去除率的影响,结果表明:在pH=3、MO初使浓度为20 mg·L?1、吸附材料为0.12 g·L?1时,210 min后达到吸附平衡,经5次循环后为初使吸附容量的83.7%。吸附过程符合拟二级动力学模型,吸附等温线符合Langmuir模型,在298.15、303.15、308.15 K温度下最大吸附量分别为129.96、138.94、145.03 mg·g?1;吸附热力学表明,吸附过程为吸热、熵增自发的吸附过程。