朝阳某钙基膨润土有机改性及吸附性能研究

以朝阳某天然钙基膨润土为原料,以十二烷基三甲基溴化铵为改性剂,通过超声辅助法制备有机改性膨润土,利用X射线衍射分析(XRD)、红外吸收光谱(FTIR)、比表面积(BET)和zeta电位等技术手段对改性膨润土进行表征,研究改性膨润土对甲基橙和苯酚的吸附性能,考察反应时间、污染物初始质量浓度及pH值对吸附效果的影响规律。结果表明,改性剂成功插入钙基膨润土层间,致其层间距增大,zeta电位升高;改性膨润土对甲基橙和苯酚的吸附行为均符合准二级动力学和Langmuir等温吸附模型,饱和吸附量分别为197.63 mg/g和10.34 mg/g,吸附机理以物理吸附和电荷吸附为主。     

一步固相反应制备铝改性活性炭对矿井水中氟化物的超快去除

矿井水中(F^-)超标已成为制约我国西部矿区煤炭绿色开发的主要挑战之一。针对该问题,开发了机械化学法一步固相反应制备Al改性活性炭(AC-Al)的方法,解决了常规水热法改性活性炭产生废液废渣、制备周期长的问题,并实现了矿井水中F^-的快速、高效去除。研究了Al添加量、pH、共存阴离子和有机物、吸附剂投加量及反应时间等对除氟性能的影响。AC-Al除氟性能与Al添加量成正比,添加量为0.32 g,吸附反应30 s时,水中F^-去除率达到80%以上。pH在3～10范围内,F^-去除率均大于80%,具有良好的水质适应性。吸附过程更符合Langmuir模型,即为单层吸附,理论饱和吸附量为1.47 mg/g。吸附过程符合准一级动力学模型。硫酸根离子、氯离子和碳酸氢根离子(1 000 mg/L时)、腐殖酸对F^-去除没有影响,氯离子和碳酸氢根离子质量浓度为3 000 mg/L时,除氟率分别降低约21%和11%。AC-Al投加量为10 g/L时,矿井水中F^-去除率达84.9%(30...     

高温改性铁尾矿对水体中磷的去除性能

为探究铁尾矿对水体中磷去除能力与过程,并进一步提高其去除性能,采用高温方法对铁尾矿进行改性。以温度、恒温时间、升温速率为试验因素,以单位去除量为响应值设计响应面试验,并在此基础上依据动力学、等温线、热力学分析铁尾矿改性前后的除磷过程与性能。结果表明,经高温600℃改性的铁尾矿对水体中磷的单位去除量最大为2.43 mg/g,是未改性前的2.46倍。并结合文献和铁尾矿XRD矿物成分分析推测Fe₃O₄对水体中磷的去除起主要作用。回归模型极显著（P < 0.0001）,该模型的决定系数R2大于0.99,说明建立的回归方程可靠。从响应面试验得到的最优条件为改性温度627.84℃,恒温时间得3.00 h,升温速率为9.82℃/min,预测最大单位去除量为17.43 mg/g。铁尾矿改性前后对磷的去除均属于非均匀表面的化学吸附,水中磷的去除过程更接近Freundlich等温模型,根据Langmuir等温模型估算改性前后铁尾矿对水体中磷的最大去除量分别为0.19 mg/g和149.97 mg/g,铁尾矿对磷的去除均较易发生。△H₀>0反应需要吸热,温度升高可提高铁尾矿对水中磷的去除作用。      

固定化活性炭吸附铀(Ⅵ)试验

为探索海藻酸钠包埋法制备的固定化活性炭微球对铀(Ⅵ)的吸附效果,进行了固定化活性炭微球吸附铀(Ⅵ)试验。结果显示：在溶液初始pH=5.0、铀(Ⅵ)初始浓度为0.4 mg/L、固定化活性炭微球投加量为0.7 g/L时,反应6 h可以达到吸附平衡,此时铀(Ⅵ)吸附量为1.7 mg/g、吸附率为84.50%。对铀吸附机理的探讨表明,固定化活性炭微球对铀的吸附行为符合Langmuir等温线模型和准二级动力学模型。     

活性炭表面改性及其对CO_2吸附性能的影响

采用浸渍法对活性炭进行表面改性,研究改性活性炭对CO_2的吸附性能。考察了改性剂硝酸铵用量、改性温度和时间以及改性后活性炭干燥时间对改性活性炭吸附CO_2性能的影响。结果表明,改性处理的活性炭对CO_2的吸附容量比未经过改性的大,当改性剂硝酸铵溶液与活性炭质量比为2∶1、改性温度80℃、改性时间2 h和改性后活性炭干燥时间为6 h时,改性活性炭对CO_2的饱和吸附量最大,可达到5.113 mmol/g。与未改性活性炭对CO_2的饱和吸附量(0.920 mmol/g)相比提高了5.6倍。     

CTAB改性活性炭对酚类化合物的吸附性能研究

采用浸渍法制备CTAB改性活性炭(CAC),通过吸附等温线模型、动力学模型对CAC吸附不同酚类化合物进行拟合,研究其吸附特性,结果表明:Langmuir吸附等温线模型可更好地拟合CAC吸附不同酚类等温线,CAC对苯酚、邻硝基酚、对硝基酚的最大吸附量qm分别为76.6 mg/g、90.5 mg/g、98.4 mg/g,吸附过程符合拟二级动力学模型,酚类化合物的疏水性越强,CAC对酚类化合物吸附能力越强。     

钠型煤基吸附剂对废水中Zn~(2+)的吸附研究

以新疆风化煤(XWC)为原料,硝酸钠溶液为浸渍液,采用浸渍联合微波辐照制备出钠型煤基吸附剂(SCA)。通过考察溶液pH值、吸附剂用量、反应时间及溶液初始质量浓度等因素,研究了SCA对Zn~(2+)的吸附特性。结果表明:在溶液pH值为5~11,加入量为0.3 g,溶液温度为室温的条件下,20 min内对质量浓度小于等于800 mg/L的含Zn~(2+)废水去除率达99.00%以上。经过改性后的SCA最大吸附容量为188.7 mg/g,是改性前XWC的4.2倍。改性前后的风化煤对Zn~(2+)吸附动力学均符合准二级动力学方程,吸附等温线均符合Langmuir等温模型。     

酸改性天然火山灰吸附去除水中磷污染物

天然火山灰矿物材料经盐酸溶液改性后,可有效吸附去除水中磷污染物。改性用盐酸适宜浓度为1mol/L,1g改性后火山灰投加入30 mL 50 mg/L磷溶液中(pH值近中性),磷去除率为92.02%;磷吸附行为符合Langmuir等温吸附方程,磷饱和吸附量为1.24 mg/g。     

硝酸改性活性炭的制备及其对Cu2+的吸附性能

以不同浓度的硝酸对活性炭进行改性,用BET氮吸附法和Boehm滴定法对改性前后的活性炭进行了表征,并比较了改性和未改性活性炭对模拟含铜废水的处理效果。结果表明：经过硝酸氧化改性的活性炭比表面积有所增大,含氧官能团总量明显增加,因而对水中Cu²⁺的去除率大为提高;在常温、自然pH、活性炭用量为5 g/L、吸附时间为180 min的条件下处理浓度为10 mg/L的模拟含铜废水,经浓度为10%的硝酸改性的活性炭对Cu²⁺的去除率在70%以上,经浓度为70%的硝酸改性的活性炭对Cu²⁺的去除率接近90%;Langmuir等温吸附模型可较好地描述硝酸改性活性炭对Cu²⁺的等温吸附行为。     

煤基活性炭的制备和吸附性能研究

为了解煤基活性炭的吸附性能,在采用KOH溶液对低灰无烟煤进行碱浸的基础上,利用管式炉对其进行活化处理,再采用质量分数为5%的盐酸溶液和去离子水对其进行清洗;利用XRD、SEM、BET等技术手段对煤基活性炭的物相、孔结构和形貌进行分析,并通过亚甲基蓝溶液吸附试验探究煤基活性炭的吸附机理。试验结果表明:随着碱碳比和KOH溶液浓度的增加,煤基活性炭的孔体积和吸附率增加;在碱碳比为2∶1、KOH溶液浓度为0. 20 g/m L、活化温度为750℃的条件下,煤基活性炭的总孔体积达到1 356 m~2/g,微孔比例达到65. 563%,平均孔径约为2 nm;煤基活性炭对亚甲基蓝溶液的吸附,符合伪二级动力吸附过程和Freundlich等温吸附模型。     

改性绿沸石的制备及其吸附氨氮的性能研究

为了进一步提高绿沸石吸附材料的氨氮吸附性能,通过氢氧化钠预处理、热改性等手段制备了碱热改性绿沸石;采用静态试验的方法,考察了热改性时间、热改性温度、改性碱液用量、吸附水温等因素对改性绿沸石吸附氨氮性能的影响,并通过吸附动力学、吸附等温线、SEM、XRF等手段分析其吸附机理。结果表明:绿沸石的最佳改性条件是在35℃下以2 mol/L碱液改性后再于400℃下焙烧2.5 h;当氨氮废水质量浓度为25 mg/L时,此改性绿沸石的最佳吸附条件为温度30℃、振荡速度200 r/min,最大氨氮吸附量为9.21 mg/g,它比未改性绿沸石的最大氨氮吸附量4.36 mg/g提高了111.2%;用Freundlich和Langmuir等温模型、准一级、二级动力学对吸附过程拟合,结果表明绿沸石对氨氮的吸附是单层化学吸附和多层物理吸附共同作用的吸附-还原过程。     

针对SO_2脱除的煤基活性炭结构及表面优化调控

以神华褐煤为原料,ZnCl_2为活化剂,采用化学活化法制备煤基活性炭,并通过NaOH溶液改性调控活性炭表面的化学官能团,进行烟气中SO_2吸附的研究。利用扫描电镜观察活性炭的表观形貌,利用低温N_2吸附法表征活性炭的比表面积及孔隙结构,利用红外光谱和Boehm滴定法考察活性炭的表面化学官能团。基于响应曲面法(RSM),对煤基活性炭的制备工艺参数进行了详细探究,建立了炭化温度、炭化时间、升温速率对活性炭比表面积的预测模型。通过响应曲面法得到/min,炭化时间3 h。得g。考察NaOH溶液浓度对煤基活性炭的孔隙结构、表面化学官能团及SO_2吸附量的影响机制。结果表明,NaOH改性后活性炭的表面更加凹凸不平,孔结构被剧烈破坏,活性炭的孔径主要分布在0. 5～0. 6,0. 7～0. 9和1. 0～4. 0 nm范围。在20%NaOH浓度改性时,活性炭具有最高的比表面积(681 m~2积(292 m~2比表面积和孔容下降。随着NaOH浓度的增加,活性炭表面的羧基、羟基等酸性基团的含量下降,而羰基等碱性基团的含量则明显增加。30%NaOH浓度处理样品的碱性基团含量最高,可达到g。进一步对活性炭的微孔比表面积、碱性官能团含量与SO_2吸附量的相关性进行分析,发现SO_2吸附量与微孔比表面积和碱性官能团含量都呈现正线性相关关系,且碱性官能团含量的相关性高于微孔比表面积。因此,表面碱性官能团和微孔结构有利于SO_2在活性炭表面的吸附。     

磁性氧化石墨烯对水中Cu(Ⅱ)和Co(Ⅱ)的快速去除与吸附机理

制备了磁性氧化石墨烯(MGO)吸附剂,并用于去除水中的Cu(Ⅱ)和Co(Ⅱ),分析了吸附等温线、动力学、热力学,探讨了吸附机理。结果表明,当MGO用量为500 mg/L时,其对水中Cu(Ⅱ)和Co(Ⅱ)(初始浓度均为600.53 mg/L)的吸附分别于7 min和5 min达到平衡,对Cu(Ⅱ)的吸附率和吸附量分别为92.77%和1 114.22 mg/g,对Co(Ⅱ)的吸附率和吸附量分别为88.74%和1 065.81 mg/g。MGO对Cu(Ⅱ)和Co(Ⅱ)的吸附为热力学自发的吸热过程,符合Freundlich模型和准二级动力学模型;吸附基于MGO的含氧官能团对Cu(Ⅱ)和Co(Ⅱ)的化学作用力。MGO吸附剂对水中Cu(Ⅱ)和Co(Ⅱ)具有快速高效的吸附性能,是一种应用前景良好的重金属吸附材料。     

荞麦壳基活性炭的制备及其性能研究

为了实现固废资源化利用,以废弃荞麦壳为原料采用化学活化法制备了一种新型吸附 剂———荞麦壳基活性炭。 采用单因素方法对制备过程中的活化温度、活化时间、活化剂种类和荞 麦壳与活化剂的质量比进行了优化,通过碘值和亚甲蓝值考察了优化后荞麦壳基活性炭的吸附 效能,并采用气体吸附仪、X射线衍射法和扫描电镜分析表征了活性炭的孔结构、微晶结构及微 观表面形貌。 结果表明:当采用磷酸活化剂、活化时间90min、活化温度500℃、荞麦壳与活化剂 的质量比为1∶3时,获得的荞麦壳基活性炭碘值和亚甲蓝值分别为765.8mg/g和222.2mg/g, 其亚甲蓝值高于市售的三种活性炭(煤基、木质、椰壳活性炭);同时,优化后的荞麦壳基活性炭 的中孔孔隙率最大为96.8% ,总孔容量(0.666cm3/g)高于煤基活性炭和椰壳活性炭,比表面积 (785.3m2/g)与市售活性炭相当,说明以荞麦壳为原料采用磷酸活化可制备出中孔发达、吸附性 能好的活性炭。     

氯化铁改性活性氧化铝的制备和表征及其除磷效果研究

为提高活性氧化铝对废水中磷的去除效果,以氯化铁为改性剂,采用碱性沉积法对其进行改性,测定了改性前后活性氧化铝的比表面积及孔容,考察了吸附时间、pH值、废水初始浓度、改性剂投加量等因素对去除废水中磷的影响,探讨了改性活性氧化铝对磷的吸附机理。结果表明,改性后活性氧化铝的比表面积为430.582 m2/g,提高了23.5%;吸附时间为4 h时,吸附达到平衡,磷吸附量比改性前提高了10.2%;当pH值在5~7时,磷去除效果最好;随着废水中磷初始浓度的提高,磷去除率降低;随着改性活性氧化铝投加量的增加,磷去除率升高,当投加量为5.0g/L时,吸附效果最好;Freundlich和Langmuir 2种等温线模型均能较好反映改性活性氧化铝对磷的吸附行为,其中Langmuir模型更为理想。     

酸改性兰炭基活性炭吸附焦化废水中COD研究

用酸改性兰炭基活性炭对焦化废水进行吸附处理,研究了酸的种类、吸附剂投加量、转速等因素对COD去除率的影响,对吸附等温线、吸附动力学和热力学特征进行了探讨。结果表明:经酸改性后,兰炭基活性炭能显著提升对焦化废水的吸附效果,无机酸改性较有机酸更好,硝酸改性效果最佳。318 K条件下,在50 mL焦化废水中加入4 g硝酸改性后的兰炭基活性炭,以100 r/min的转速吸附90 min后,COD去除率可达86.79%;Langmuir等温吸附模型能更好地描述吸附过程,热力学参数ΔG~θ0、ΔH~θ0、ΔS~θ0,表明吸附为自发吸热的单分子层吸附过程,且吸附动力学可用拟二级动力学模型描述。     

印迹改性磁性交联壳聚糖吸附铅离子的性能研究

利用先印迹和后印迹方法制备2种印迹改性磁性交联壳聚糖,并考察了其对水中铅离子的吸附性能.结果表明,在25℃、pH值为5、反应时间为240 min时,先印迹的印迹改性磁性交联壳聚糖(Pb-TMCS)吸附性能优于后印迹的印迹改性磁性交联壳聚糖(TMCS-Pb),二者对铅离子的饱和吸附量分别达到45.38 mg/g和36.45 mg/g,随温度的升高,吸附量降低,说明该吸附过程是放热过程,吸附等温线符合Langmuir吸附等温式,吸附过程符合伪二级动力学反应模型.     

铁钛柱撑膨润土吸附水中U(Ⅵ)的性能研究

制备了铁钛柱撑钠基膨润土,并在350℃下对制备的部分钠基膨润土进行了煅烧。对比研究了原样和煅烧处理后的样品对水中U(Ⅵ)的吸附性能,结果表明:铁钛柱撑改性可以增大膨润土的层间距,铁钛在膨润土表面以粒状形式存在;在反应时间8.0h、pH=5时,铁钛柱撑改性膨润土对U(Ⅵ)的吸附量高于250mg/g,比改性前提高了至少2倍;煅烧处理可增大柱撑膨润土的层间距,但会降低其对U(Ⅵ)的吸附量;柱撑改性样品对U(Ⅵ)的吸附过程符合Langmuir和准二级动力学模型。     

酸改性膨润土对废水中铬的吸附性能研究

以硫酸为改性剂,对膨润土进行活化改性,考察了膨润土原土及酸改性膨润土用量、吸附时间以及pH值等因素对其处理低浓度含Cr6+废水的影响.结果表明,在35℃下,当改性膨润土用量为0.8 g/100mL,吸附时间为40 min,pH值在2以下时,对废水中Cr6+(1 mg/L)的吸附效果较好,吸附量可这0.047 mg/g.改性膨润土吸附Cr6+的动力学数据满足准二级动力学方程.     

腐殖酸改性小龙虾壳生物炭对水中亚甲基蓝的吸附去除

腐殖酸(HA)是天然水体中大量存在的有机物之一,其在特殊情况下能增强材料的使用性能.基于此,用HA将小龙虾壳生物炭(CS)进行了改性,制备了HA改性生物炭(HCSs),并将其用于水中亚甲基蓝(MB)的吸附.结果 表明,改性后的HCSs对MB的吸附量(370.6 mg/g) ＞CS (252.0 mg/g),这说明水中HA的存在可促进CS对MB的吸附去除,与此同时水中HA也得到了去除(＞30％).进一步分析表明,MB在CS上的吸附以非均相化学吸附为主,HA的加入可有效提高生物炭表面的羟基官能团含量,从而提高了CS的化学吸附能力.