碳纳米管透水混凝土的重金属离子吸附性能

利用多壁碳纳米管(MWCNTs),制备了MWCNTs透水混凝土材料,研究了其对水溶液中二价重金属离子Pb~(2+)、Cd~(2+)以及Cu~(2+)的吸附性能。重金属离子溶液初始浓度为100,400,700及1 000 mg/L,吸附时间为1,2,6,12,24,48及72 h。测试了MWCNTs透水混凝土对Pb~(2+)、Cd~(2+)以及Cu~(2+)吸附量与吸附时间的关系,分析了重金属离子溶液初始浓度对Pb~(2+)、Cd~(2+)以及Cu~(2+)平衡吸附量的影响。研究发现,MWCNTs透水混凝土对Pb~(2+)、Cd~(2+)以及Cu~(2+)离子的吸附量在24 h后达到吸附平衡;随着重金属离子溶液初始浓度的增大,MWCNTs透水混凝土对Pb~(2+)、Cd~(2+)以及Cu~(2+)离子的平衡吸附量明显提高;MWCNTs透水混凝土对重金属离子的吸附能力大小顺序为Pb~(2+)Cd~(2+)Cu~(2+)。MWCNTs透水混凝土对重金属离子的吸附等温线与Freundlich模型符合较好,可以采用Freundlich模型描述MWCNTs透水混凝土对重金属离子的吸附等温线。     

活性炭对含Zn2+和Cd2+的重金属废水吸附净化效果研究

以椰壳活性炭和煤质柱状活性炭为吸附剂,考察了pH、活性炭投加量、震荡反应时间和反应温度等净化条件对两种活性炭吸附效果的影响。结果表明:(1)随着pH的增加,活性炭对含重金属废水的净化能力都呈现先增加后降低的趋势,当pH=7时,去除率最高;(2)活性炭投加量为4g时,两种吸附材料对Zn2+和Cd2+的吸附能力均达到饱和;(3)振荡反应时间为120min时,活性炭的吸附达到饱和,且活性炭对重金属废水的净化能力为:Zn2+Cd2+;(4)当反应温度达到40℃时,活性炭对Zn2+和Cd2+的去除率均达到最大;(5)椰壳活性炭吸附Zn2+、Cd2+的吸附等温线和动力学都较好地符合Langmuir吸附等温式和准二级反应动力学模型。     

重金属选择反应性纳米修复剂的制备及应用研究

随着工业的快速发展,重金属污染的废水治理已变成一个亟待解决的问题。采用泡花碱为硅源,以巯基丙基三甲氧基硅烷为修饰剂,采用原位修饰法制备了巯基二氧化硅纳米修复剂(SiO_2-SH)。研究发现,在57.0 mg/L Pb~(2+)、Cd~(2+)混合离子溶液中,制备的修复剂20 min即可去除溶液中的Pb~(2+)、Cd~(2+)离子。当溶液中同时存在Pb~(2+)、Cd~(2+)、Ca~(2+)、Mg~(2+)4种离子时,对4种离子的去除率分别为100%,80.9%,7.3%,6.5%,说明制备的修复剂对Pb~(2+)、Cd~(2+)离子具有选择反应性。同时发现,与Frundlich模型相比,吸附剂对Pb~(2+)、Cd~(2+)离子的吸附过程符合Langmuir模型,Pb~(2+)、Cd~(2+)离子的最大单分子层吸附能力分别为64.10和59.52 mg/g,具有较高的吸附容量。总之,制备的SiO_2-SH修复剂对溶液中的Pb~(2+)/Cd~(2+)具有快速、高效的去除能力及优良的重金属离子选择反应性,具有较强的市场竞争力。     

膨化稻壳对Cu~(2+)-Pb~(2+)二元离子溶液体系的吸附行为研究

以稻壳(RRH)为原料,通过膨化改性制得吸附材料。对比膨化稻壳(ERH)与其他常用吸附剂如椰壳活性炭、硅藻土、皂土和离子交换树脂等吸附剂的吸附性能,研究其对Cu~(2+)-Pb~(2+)二元重金属离子的吸附特性。结果表明,与未改性RRH相比,经膨化改性后的稻壳表面结构疏松、层层多变、结构粗糙。在Cu~(2+)-Pb~(2+)二元体系中,ERH吸附Cu~(2+)和Pb~(2+)的最大吸附容量分别为7.13mg/g和10.6mg/g。同时,ERH对于Pb~(2+)的吸附能力大于Cu~(2+)的吸附能力,具有一定选择性,而离子交换树脂和皂土吸附容量都较高,对Cu~(2+)-Pb~(2+)二元金属离子吸附选择性不明显。通过拟合分析,ERH吸附过程均符合准二级动力学方程和Langmuir单分子层吸附模型。     

功能化石墨烯选择性吸附重金属离子

重金属离子污染日益严重,石墨烯作为一种新型碳材料在吸附重金属离子方面具有巨大潜力。本文通过尝试,探索出基于酯化反应将功能团乙二胺四乙酸(EDTA)连接到氧化石墨烯(GO)表面合成功能化氧化石墨烯(EDTA-GO)的新方法。研究结果显示:EDTA-GO饱和吸附量高达(355±17)mg/g,较改性之前提高了17.5%,并且符合Langmuir单层吸附模型。随着pH值的升高,EDTA-GO的吸附性能越来越强。吸附平衡时间在4分钟以内。通过将Pb~(2+)与Cd~(2+)和Cu~(2+)相比较,发现在pH=4.6的条件下Pb~(2+)的饱和吸附量远大于后两者,表现出良好的选择性吸附特点。     

共存离子对Bentonite/LS-g-AM-co-MAH吸附Pb~(2+)的影响

采用自制膨润土/木质素磺酸钠接枝丙烯酰胺-马来酸酐复合吸附树脂(Bentonite/LS-g-AM-co-MAH),研究了外加电解质中竞争阳离子与共存阴离子对Bentonite/LS-g-AM-co-MAH吸附Pb~(2+)的影响。结果表明:竞争阳离子Li~+、Na~+、K~+、Mg~(2+)、Ca~(2+)、Ni ~(2+)、Co~(2+)、Zn~(2+)、Cd~(2+)和Cu~(2+)抑制Pb~(2+)的吸附,抑制作用顺序为Cu~(2+)Cd~(2+)Zn~(2+)Co~(2+)Ni ~(2+)Ca~(2+)Mg~(2+)K~+Na~+Li~+;Fe~(3+)和Al~(3+)在pH=2.0~3.0时抑制Pb~(2+)的吸附,在pH=4.0~6.0时促进Pb~(2+)的吸附,两者的影响顺序为Fe~(3+)Al~(3+)。共存阴离子NO_3~-、Cl~-和Br~-抑制Pb~(2+)的吸附,抑制作用顺序为Br~-Cl~-NO_3~-;SO_4~(2-)和PO_4~(3-)有利于去除Pb~(2+),两者影响基本相同。     

类沸石咪唑酯骨架材料ZIF-67对重金属离子镉、铜和铅的吸附性能研究

采用室温搅拌法制备了ZIF-67材料,用X-射线粉末衍射(PXRD)、扫描电镜(SEM)、红外(FT-IR)和X射线光电子能谱分析(XPS)等分别对所制备的样品进行了结构表征。研究了该材料对水体中镉(Cd~(2+))、铜(Cu~(2+))和铅(Pb~(2+)) 3种重金属离子的吸附性能。结果表明所制备的ZIF-67材料为十二面体结构,尺寸分布均匀,尺寸约为1.5～2.2μm,其对Cd~(2+)、Cu~(2+)和Pb~(2+)的平衡吸附量564.0 mg·g~(-1),733.8 mg·g~(-1)和779.7 mg·g~(-1)。在吸附时间为120 min,Cd~(2+)、Cu~(2+)及Pb~(2+)离子吸附量分别为522.2 mg·g~(-1)、734.2 mg·g~(-1)和673.9 mg·g~(-1),达到平衡吸附量的百分率分别为92.6%、100.0%和86.4%。与文献已报道的重金属离子吸附材料比较,ZIF-67材料对三种重金属离子表现出优良的吸附性能。     

APTES改性介孔硅的制备及对重金属离子的吸附性能研究

以介孔二氧化硅为原材料,将3-氨基丙基三乙氧基硅烷(APTES)改性接枝到介孔硅表面,对改性介孔二氧化硅进行表征分析。介孔硅具有较高的比表面积,而APTES中的氨基具吸附重金属功能,使得氨基改性介孔硅吸附重金属离子的功能更强。探讨了介孔硅对重金属的吸附性能,考察氨基功能化介孔硅吸附剂对重金属镉离子(Cd~(2+))、铅离子(Pb~(2+))、铜离子(Cu~(2+))的选择吸附作用。实验结果表明,吸附时间8h以上,介孔硅和改性介孔硅对Cd~(2+)的吸附量分别为0.14、0.15mg/g,对Pb~(2+)的吸附量分别为0.14、0.15mg/g,对Cu~(2+)的吸附量分别为0.13、0.15mg/g;在温度为25℃,震荡时间为24h的条件下,改性介孔硅对Pb~(2+)吸附性能最好,吸附量为0.13mg/g,其次是Cu~(2+)为0.02mg/g,最后是Cd~(2+)为0.01mg/g,说明在3种金属的混合溶液中,改性介孔硅对Pb~(2+)有良好选择吸附性。     

壳聚糖插层高岭土吸附处理电镀废水中的重金属离子

利用壳聚糖插层天然高岭土制备复合吸附剂去除电镀废水中重金属离子的相关研究不多。将天然高岭土活化处理后置于经乙酸溶解的壳聚糖溶胶中,制得壳聚糖插层高岭土复合吸附剂;优化了复合吸附剂的制备条件,考察了pH值、吸附时间以及复合吸附剂的投加量对电镀废水中Cr~(6+)、Ni~(2+)、Cd~(2+)、Pb~(2+)4种重金属离子吸附效果的影响;确定了复合吸附剂的最优制备条件:高岭土预处理温度为700℃,壳聚糖与高岭土的质量比为1∶5。电镀废水中重金属离子最佳脱除条件:pH值为5.0~6.0,吸附时间为60min,投加量为6.0g/L。常温下Cr、Ni、Cd、Pb4种重金属的去除率分别为94.76%、98.58%、92.47%、99.30%。连续5次吸附-解吸循环结果表明,插层复合吸附剂的去除率均大于90%,适用于去除电镀废水中的重金属离子。     

聚丙烯酰胺类复合絮凝剂对金属离子吸附的研究进展

介绍了近年来聚丙烯酰胺(PAM)与无机有机化合物、纳米材料等的复合絮凝剂种类及各自的吸附特点,并阐述了改性后的絮凝剂对重金属离子Pb~(2+)、Cr~(6+)/Cr~(3+)、Ni ~(2+)、Cu~(2+)、Cd~(2+)、Hg~(2+)等的吸附效果,及对轻金属Zn~(2+)、Ca~(2+)、Li~+、Fe~(3+)的研究现状,通过改性的絮凝剂比原本单一的絮凝剂对金属离子的去除效果更好且更经济实惠。     

钙系磷酸盐化学键合材料的制备及其固化重金属研究

利用富含氧化钙的铬铁渣(FS)和磷酸二氢钾(P)反应制备钙系磷酸盐化学键合材料,并用其作为固化重金属离子(Pb~(2+)、Cd~(2+)、Cu~(2+))基体材料。研究了原料配比、缓凝剂及重金属掺量对胶凝材料初凝时间和抗压强度的影响。结果表明:当P/FS(质量比,下同)为1/4及硼砂掺量为2%时,材料性能最好,自然养护28d和常压蒸汽养护24h抗压强度分别可达25.65 MPa和36.86 MPa。随着重金属掺量的增加,材料抗压强度逐渐降低,掺量为3%时,自然养护28d和蒸汽养护24h试块抗压强度均大于10 MPa,满足建筑材料要求。固化体重金属毒性浸出试验表明:磷酸盐化学键合材料对重金属离子(Pb~(2+)、Cd~(2+)、Cu~(2+))均具有很好的固化效果,浸出浓度远低于相应的鉴别标准。通过XRD、SEM和FTIR分析,钙系磷酸盐化学键合材料固化重金属的机理是通过水化产物的化学键合、吸附以及物理包裹作用将Pb~(2+)、Cd~(2+)、Cu~(2+)固化在材料中。     

α-CD/PAN纤维膜对Cu~(2+)、Zn~(2+)、Ni~(2+)和Pb~(2+)的吸附特性

应用静电纺丝技术制备α-环糊精(α-CD)/聚丙烯腈(PAN)纤维膜,采用SEM、FT-IR分别对纳米纤维膜进行表征。通过考察pH值、吸附时间、重金属离子初始浓度、温度几个因素,系统研究了α-CD/PAN纤维膜对重金属离子的吸附影响。结果表明:在溶液pH=6,吸附时间为2h,重金属离子初始浓度为10mg/L,温度为35℃的条件下,纳米纤维膜对铜离子(Cu~(2+))、锌离子(Zn~(2+))、镍离子(Ni~(2+))和铅离子(Pb~(2+))的吸附达到最佳,吸附容量分别为9.11、9.02、9.31和8.87mg/g。     

抗污染海藻酸钙水凝胶纳滤膜对水中重金属离子的去除性能

以海藻酸钠为单体,尿素为致孔剂,采用钙离子交联的方法制备海藻酸钙水凝胶纳滤膜,并研究该纳滤膜的表面形貌、亲水性、抗污染性以及对水中重金属离子的去除。结果表明,海藻酸钙纳滤膜具有优良的抗污染性能,水接触角在2s几乎降为0。牛血清白蛋白(BSA)的通量为纯水通量的97.7%,交替过滤纯水和BSA溶液3次后,通量恢复率仍能达到91.3%。0.1 MPa压力下运行120 min,海藻酸钙纳滤膜对20 mg/L Cd~(2+)溶液的通量为15.5 L/(m~2·h),Cd~(2+)去除率达到99.5%以上。纳滤膜对混合重金属离子的去除率从高到低依次为Pb~(2+)Cu~(2+)Cd~(2+)。重金属离子的去除主要依靠吸附效应和离子交换来实现。     

淀粉基磁性复合材料的制备及重金属离子的吸附

随着社会和工业化进程的快速发展,水体中的重金属离子对环境以及人类的健康有着严重的危害,人们对含重金属离子废水的处理问题越来越重视。以淀粉为模板,通过共沉淀法和改变反应条件(淀粉-铁离子比例、铁离子-氢氧化钠比例、反应时间和反应温度)制备了多种Fe_3O_4纳米颗粒,并探究了不同吸附条件(吸附时间、pH值、温度和Cu~(2+)的浓度)其对Cu~(2+)的吸附性能的影响。研究结果表明,吸附时间为1 h,pH值为11,温度为50℃,对Cu~(2+)的浓度为0.338 mmol/mL的废水的吸附效果最佳,均达90%。     

壳聚糖膜在重金属处理中的应用研究

以壳聚糖为原料,制备了壳聚糖(CS)超滤膜、邻苯二甲酸二丁酯(DBP-C)壳聚糖多孔膜、壳聚糖/聚乙烯醇(CS/PVA)共混膜三种膜.通过综合运用原子吸收和红外光谱等技术研究交联剂的种类、剂量,对交联壳聚糖膜的物理化学性质与结构的关系及其对重金属离子Cd~(2+)、Pb~(2+)的吸附的影响,添加戊二醛、环氧氯丙烷交联剂对交联壳聚糖微球的影响及其对重金属离子Cd~(2+)、Pb~(2+)的吸附效果.结果表明,交联剂剂量和种类对有效去除重金属离子十分关键,红外光谱研究显示壳聚糖分子中带有的大量活性基团(-NH_2/-OH)与重金属离子配位形成金属螯合物去除了重金属离子;扫描电子显微镜结果表明交联壳聚糖膜在吸附重金属离子前后发生了显著变化,由光滑转变成粗糙.     

不同形态氧化锰的水热制备及吸附重金属离子性能

以高锰酸钾和硫酸锰为原料,通过水热法合成了α-MnO_2、δ-MnO_2两种多孔材料,并将其用于吸附水中的重金属离子。利用XRD、N_2-吸附脱附和TEM进行了表征,研究了吸附剂种类、重金属离子种类、pH以及吸附时间对吸附效果的影响。结果表明:水热法合成的α-MnO_2和δ-MnO_2两种吸附剂具有晶型完整、颗粒微小,无杂质等特点。相同条件下,δ-MnO_2对Ni ~(2+)、Cu~(2+)和Zn~(2+)的吸附量远大于α-MnO_2;δ-MnO_2对3种重金属离子的吸附容能力随着溶液pH的升高而增大,吸附过程符合准二级吸附速率方程。     

酰化壳聚糖改性膨润土对Pb~(2+)、Al~(3+)的吸附性能研究

合成酰化壳聚糖后与膨润土通过化学键合得到了酰化壳聚糖改性膨润土复合吸附剂。通过傅里叶红外光谱分析和热重分析对改性膨润土进行了表征。探讨了膨润土和改性膨润土对模拟废水中金属离子Pb~(2+)、Al~(3+)的吸附性能。改性膨润土对Pb~(2+)的吸附时间为1h,温度在50℃,用量为0.1g,pH=5时吸附效果较好。改性膨润土对Al~(3+)在吸附45min后达到吸附平衡,温度对Al~(3+)的吸附影响不大。结果表明改性膨润土对Pb~(2+)、Al~(3+)具有较好的吸附能力。     

AOPAN/RC纳米纤维膜的制备及对金属离子吸附性能

采用静电纺丝技术制备聚丙烯腈/醋酸纤维素(PAN/CA)纳米纤维膜,通过化学改性制备偕胺肟化聚丙烯腈/再生纤维素(AOPAN/RC)纳米纤维膜,研究了纳米纤维膜对单一金属离子(Fe~(3+))和混合金属离子(Cu~(2+)、Cd~(2+)、Fe~(3+))的吸附性能。通过扫描电镜、红外光谱、X射线能谱仪等测试对纳米纤维膜进行了表征,并通过静态接触角测定纳米纤维膜亲水性能。研究表明,改性后制备的AOPAN/RC纳米纤维膜的亲水性能得到较大改善,同时纳米纤维膜能够高效吸附溶液中的金属离子,纳米纤维膜对单一组分Fe~(3+)的饱和吸附可达411.21mg/g,对于混合金属离子溶液,纳米纤维膜对其吸附能力顺序为Fe~(3+)Cu~(2+)Cd~(2+),而且纳米纤维膜具备优良的重复使用能力。     

一种水溶性Pb~(2+)探针的制备及应用研究

以乙酰丙酮、乙二胺和N-甲基咪唑为原料经醛胺缩合、溴代等合成了单氮杂芳环修饰的水溶性化合物L,通过核磁氢谱、核磁碳谱和红外光谱等手段对其进行表征。利用紫外吸收光谱研究了L与金属离子(Na~+、K~+、Cd~(2+)、Co~(2+)、Cu~(2+)、Mn~(2+)、Ni~(2+)、Zn~(2+)、Pb~2)的配位性能。考察了L与Pb~(2+)的化学配位比以及检出限,并探讨了溶剂、时间和pH对L识别Pb~(2+)性能的影响。结果表明:L的纯水溶液,加入Pb~(2+)30min后,L可以快速地与Pb~(2+)发生1∶1配位,检出限为5×10~(-5) mol/L。在误差允许范围内,L用于模拟实际样品中Pb~(2+)的分析检测,是一种在有机体系和水体系中均可较快速、选择性识别Pb~(2+)的化学探针。     

改性壳聚糖微球合成及对Cu~(2+)吸附性能的研究

壳聚糖由于其结构特性和表面化学性能,对过渡金属离子有很强的亲和力和良好的选择性。利用二乙胺、三乙胺、聚乙烯亚胺(PEI)对壳聚糖微球进行改性,增加壳聚糖微球的活性中心以强化对二价铜离子(Cu~(2+))的吸附能力。实验结果表明:在Cu~(2+)溶液pH为5,吸附时间为15min,温度为35℃时,制得的改性壳聚糖微球对Cu~(2+)的吸附量达到2.88mmol/g。