氮化硼纳米片吸附Cd(Ⅱ)的动力学和热力学研究（英文）

本工作对Cd(Ⅱ)在多孔六方氮化硼(p-BN)上的吸附行为和机理进行了系统而全面的研究,考察了溶液pH、吸附剂用量、接触时间和温度等条件对于Cd(Ⅱ)吸附的影响,并采用不同手段表征了吸附前后p-BN的化学组成、形态和表面官能团的变化,进而研究其吸附机理。研究结果显示,在pH 7.0和313 K条件下, Cd(Ⅱ)的最大吸附容量可达到184mg·g–1,其动力学数据与拟二级模型和颗粒内扩散模型吻合,表明吸附主要受化学吸附控制,限速步骤主要是分子扩散。Cd(Ⅱ)在p-BN上的吸附是一个自发和吸热过程,吸附等温线分别符合Freundlich和Langmuir模型,说明Cd(Ⅱ)通过多层和单层吸附而吸附在非均相表面上。XPS的光谱结果显示,p-BN吸附剂具有大量的B–N,B–O等结构用作键合位点,有利于从废水中吸收Cd(Ⅱ)。这些结果表明, p-BN有希望作为吸附材料用于清除水体中的Cd(Ⅱ)。     

N,O-羧甲基壳聚糖树脂的制备及其对重金属吸附性能研究

通过乳化交联法制备了一种新型的戊二醛交联N,O-羧甲基壳聚糖树脂,用SEM和FT-IR对树脂的表面结构和化学结构进行表征。用树脂吸附水溶液中的Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)等重金属离子,研究了不同pH值、接触时间和初始浓度对吸附量的影响。当pH值=5时,树脂对Cu(Ⅱ)的吸附量达到最大值;当pH值=6时,对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附量达到最大值。利用两种吸附等温线模型对数据进行拟合并对吸附动力学进行研究,实验数据对Langmuir等温线模型具有较高的拟合度,拟合后对Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的最大吸附量分别为156.25、222.22和178.57mg/g,吸附过程符合拟二级反应动力学模型。     

水热辅助表面接枝印迹法制备Cd(Ⅱ)离子印迹硅胶及其性能研究

采用水热辅助表面接枝印迹技术,以Cd(Ⅱ)离子作为模板,巯基丙基三甲氧基硅烷为功能分子,环氧氯丙烷为交联剂,在硅胶表面制备出高容量的Cd(Ⅱ)离子印迹硅胶材料,利用红外光谱仪、扫描电镜、热重分析仪等进行了表征,采用平衡吸附法研究了印迹硅胶材料的吸附性能和选择识别能力。结果表明,印迹硅胶材料和非印迹硅胶材料的最大吸附量分别为42.5和22.1mg/g;印迹硅胶材料对Cd(Ⅱ)离子具有较强的选择识别能力,对Cd(Ⅱ)离子的吸附行为更符合Langmuir模型,20min即可达到吸附平衡,符合准二级动力学方程,pH值在4～8范围内,保持了较好的吸附容量;重复使用时性能较好。     

不同pH条件下硫化钼纳米片吸附Cd(Ⅱ)的微观机制研究（英文）

本研究结合静态实验和X射线吸收精细结构谱学(EXAFS)评估了硫化钼纳米片对重金属Cd(Ⅱ)的吸附行为和微观机制。结果表明:Cd(Ⅱ)在硫化钼纳米片上的吸附受溶液pH、反应时间和温度的显著影响,但不受离子强度的影响。在pH 3.3～9.6范围内, pH升高显著促进了硫化钼对Cd(Ⅱ)的吸附量,但不改变吸收速率、吸附等温线和热力学。二级动力学模型能更好地拟合该吸附平衡,且内表面颗粒扩散模型显示了吸附过程中的三个典型阶段。等温线和热力学分析说明Cd(Ⅱ)在硫化钼上的吸附是异质性的、自发的、吸热的和不可逆的过程。EXAFS光谱学分析揭示了该吸附存在两种类型:在较低的pH(3.56,6.48)条件下,内表面络合以Cd–S配位键为主;在较高的pH(9.57)条件下,出现Cd(OH)₂沉淀,且配位键以Cd–O和Cd–Cd的形式存在。这些研究结果对于评估重金属离子和硫化钼纳米片在分子水平上的作用机理提供了新的视野。     

氧化石墨烯/SiO_2复合材料对Cd(Ⅱ)的吸附

以氧化石墨烯(GO)、正硅酸乙酯(TEOS)为原料,聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯(P123)为表面活性剂,合成了GO/SiO_2复合材料。通过静态吸附试验,探讨了pH、GO/SiO_2投加量、吸附时间和Cd(Ⅱ)初始浓度对GO/SiO_2吸附Cd(Ⅱ)的影响,采用了FTIR、XRD、SEM和EDS对GO/SiO_2吸附Cd(Ⅱ)进行表征分析,并探讨了其对Cd(Ⅱ)的吸附机制。结果表明,当溶液pH为8.5,投加量为0.25g/L,吸附时间为100min时,GO/SiO_2吸附Cd(Ⅱ)效果最佳。吸附过程较好的拟合了准二级动力学模型(R~2≈1)和Freundlich等温吸附模型(R~2≈1)。XRD表明SiO_2与GO成功复合;FTIR、SEM等结果表明,GO/SiO_2吸附Cd(Ⅱ)前后自身结构并未发生变化,其对Cd(Ⅱ)具有很好的吸附效果,对Cd(Ⅱ)的吸附机制以—OH、—COOH的离子交换作用为主,Si—OH的络合反应并存。     

氮化硼纳米片吸附Cd(II)的动力学和热力学研究

本工作对Cd(II)在多孔六方氮化硼(p-BN)上的吸附行为和机理进行了系统而全面的研究, 考察了溶液pH、吸附剂用量、接触时间和温度等条件对于Cd(II)吸附的影响, 并采用不同手段表征了吸附前后p-BN的化学组成、形态和表面官能团的变化, 进而研究其吸附机理。研究结果显示, 在pH 7.0和313 K条件下, Cd(II)的最大吸附容量可达到184 mg·g ^-1, 其动力学数据与拟二级模型和颗粒内扩散模型吻合, 表明吸附主要受化学吸附控制, 限速步骤主要是分子扩散。Cd(II)在p-BN上的吸附是一个自发和吸热过程, 吸附等温线分别符合Freundlich和Langmuir模型, 说明Cd(II)通过多层和单层吸附而吸附在非均相表面上。XPS的光谱结果显示, p-BN吸附剂具有大量的B-N, B-O等结构用作键合位点, 有利于从废水中吸收Cd(II)。这些结果表明, p-BN有希望作为吸附材料用于清除水体中的Cd(II)。     

酸性条件下D311树脂对Cu(Ⅱ)的吸附机制

为探究D311树脂在酸性条件下对重金属Cu(Ⅱ)的去除性能,通过吸附动力学模型(准一级动力学模型、准二级动力学模型、Elovich模型和颗粒内扩散模型)、吸附等温模型(Langmuir,Freundlich,Temkin,Redlich-Peterson和Koble-Corrigan)、吸附热力学模型和位点能量分布理论分析了D311树脂吸附Cu(Ⅱ)的机理。研究结果表明,D311树脂对Cu(Ⅱ)的吸附在6 h内基本达到平衡,该吸附过程更为符合Elovich模型和Freundlich模型。在318 K时的最大Cu(Ⅱ)吸附量为74.98 mg/g,且热力学参数显示该吸附过程为吸热反应。从位点能量分布角度考察,在固定吸附能的条件下,位点分布函数大小顺序为318 K308 K298 K,也揭示了D311树脂吸附Cu(Ⅱ)为吸热过程。基于X射线光电子能谱和红外光谱数据分析,D311树脂对Cu(Ⅱ)的吸附机制主要是化学沉淀和内层络合作用。     

Fe-Si-B非晶雾化粉末去除Cd(Ⅱ)的机理研究

为了实现铁基非晶合金在净化重金属离子溶液技术这一领域的突破乃至应用,采用Fe-Si-B系非晶态雾化粉末研究了其对溶液中毒性较强的Cd(Ⅱ)的去除效果.结果 表明:反应过程中生成的Cd(Ⅱ)的相关产物说明该重金属离子的去除是一个还原与吸附并存的过程,且生成的反应拟合曲线符合伪一级动力学模型.通过研究不同环境因素对Fe-Si-B非晶态雾化粉末去除Cd(Ⅱ)的影响,发现去除效率与温度、粉末投加量呈正相关关系,与溶液中Cd(Ⅱ)的起始浓度呈负相关关系.pH值因素影响的结果说明在碱性环境中有利于Cd(Ⅱ)去除速率和去除率的提升.     

ES@UiO-66-NH2复合材料对水溶液中Pd(Ⅱ)的有效吸附

采用简单的回流法合成了氨基功能化金属有机骨架(UiO-66-NH₂)和环氧基硅胶(ES)的复合材料(ES@UiO-66-NH₂),并将其用于Pd(Ⅱ)的吸附分离研究。通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、N₂吸附-脱附以及扫描电子显微镜(SEM)等手段进行了表征并揭示其作用机理，表明ES@UiO-66-NH₂对Pd(Ⅱ)的吸附机理为Zr节点的不饱和配位和静电吸引共同作用。结果表明：在pH为3.0,温度为303K的条件下，ES@UiO-66-NH₂对Pd(Ⅱ)的最大吸附量为76.02mg/g,整个吸附过程符合Langmuir模型，而吸附动力学可用准二级动力学模型进行描述。此外，该复合材料具有较好的再生性与重复使用性能。研究结果为回收废水中的Pd(Ⅱ)提供了一种新选择，并在实际工业含Pd(Ⅱ)废水的回收中具有较大的应用潜力。     

活性炭孔隙结构对重金属离子吸附性能的影响

对活性炭进行孔结构调控,系统地对Cr(Ⅵ)、Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)3种重金属离子的吸附特性进行研究,考察活性炭孔隙结构对吸附的影响。采用模板法制备出平均孔径2.23~3.37nm、中孔率45.1%~91.9%的中孔活性炭,制得的中孔活性炭可几孔径范围与这3种重金属水合离子直径相匹配。将中孔活性炭用于水溶液中Cr(Ⅵ)、Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的静态吸附,考察了pH值、温度、时间等吸附工艺条件的影响。研究发现,对吸附Cr(Ⅵ)、Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)适宜的pH值分别为3.0、6.0、6.0,吸附是一个吸热过程。吸附过程符合拟二级动力学模型。活性炭中孔率的增大有利于提高对Cr(Ⅵ)、Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附效果,表明对具有较大尺寸的重金属离子吸附过程中活性炭中孔所起的重要作用。     

阳离子淀粉微球对Ni(Ⅱ)的吸附性能研究

研究了阳离子淀粉微球对Ni(Ⅱ)的吸附行为,考查了时间、吸附剂用量及Ni(Ⅱ)初始浓度对吸附性能的影响,并探讨了Ni(Ⅱ)的吸附动力学。结果表明,吸附的最佳条件是吸附时间为3 h、吸附剂用量为0.3 g,Ni(Ⅱ)初始浓度为50 mg/L;分别采用两种动力学方程考察其吸附动力学,其结果和准二级模型计算结果之间有较好的相关性,说明了阳离子淀粉微球对Ni(Ⅱ)的吸附为化学吸附。     

粘土基陶粒的制备及其对Cd2+的吸附性能研究

以粘土为骨料,采用添加造孔剂法制备了多孔陶粒,将其作为吸附材料,研究了陶粒对Cd2+的吸附能力、吸附动力学和吸附机理.结果表明,粘土基多孔陶粒对Cd2+具有良好的吸附能力.固液比较大时,得到的吸附量值较小,且随着固液比的增大,陶粒对Cd2+的吸附效率和吸附速率均下降.吸附动力学模型研究表明,陶粒时CA2+的吸附符合准二级吸附速率方程,颗粒内扩散模型确定吸附过程由2个或多个步骤控制.陶粒中的-OH、C-O基团参与对Cd2+的吸附,形成了CdO新相,说明陶粒对Cd2+的吸附包括化学吸附.     

污泥灰对Cd(Ⅱ)和Ni(Ⅱ)的吸附作用研究

在静态条件下,以改性城市污泥为吸附剂,研究了污泥灰(MSSA)对重金属离子的吸附性能,着重探讨了改性污泥灰去除工业电镀废水中重金属离子Cd(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)的适宜条件.结果表明,pH值是影响污泥灰对重金属离子吸附的重要因素,镉(Ⅱ)、镍(Ⅱ)吸附的最佳pH值为6.0和6.5;当吸附剂最佳用量为10g/L时,Cd(Ⅲ)、Ni(Ⅱ)的吸附容量分别达到1.21mg/g和1.02mg/g;吸附等温线可以用Freundilich和Langmuir模型描述,吸附过程基本符合Langmuir和Freundilich吸附等温式.该吸附剂吸附性能优越,可有效地去除废水中的相关金属离子.     

磺酸型螯合吸附材料对Cd(Ⅱ)的吸附动力学及热力学

将对羟基苯磺酸钠(SHBS)接枝到PGMA/SiO2微粒的聚甲基丙烯酸缩水甘油酯(PGMA)大分子链上,成功地制备出一种新型的磺酸型螯合吸附材料SHBS-PGMA/SiO2,研究了其对Cd(Ⅱ)的吸附行为。结果表明,SHBS-PGMA/SiO2对Cd(Ⅱ)有很强的螯合吸附能力,吸附容量可以达到0.40mmol/g。吸附行为符合Langmuir与Freundlich吸附模型和准二级动力学方程式,并分别计算了吸附过程的焓变(ΔH)、吉布斯自由能变(ΔG)和熵变(ΔS)等热力学参数。结果表明,该吸附过程是自发的吸热过程。     

磺酸型螯合吸附材料对Cd(Ⅱ)的吸附动力学及热力学EI北大核心CSCD

将对羟基苯磺酸钠(SHBS)接枝到PGMA/SiO2微粒的聚甲基丙烯酸缩水甘油酯(PGMA)大分子链上,成功地制备出一种新型的磺酸型螯合吸附材料SHBS-PGMA/SiO2,研究了其对Cd(Ⅱ)的吸附行为。结果表明,SHBS-PGMA/SiO2对Cd(Ⅱ)有很强的螯合吸附能力,吸附容量可以达到0.40mmol/g。吸附行为符合Langmuir与Freundlich吸附模型和准二级动力学方程式,并分别计算了吸附过程的焓变(ΔH)、吉布斯自由能变(ΔG)和熵变(ΔS)等热力学参数。结果表明,该吸附过程是自发的吸热过程。     

氨基化修饰介孔Fe_3O_4@SiO_2@mSiO_2磁性吸附剂的制备及吸附性能的研究

以Fe_3O_4为磁核,中间包覆一层SiO_2,再以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂形成介孔二氧化硅,并以3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)为表面官能团化基团,对介孔磁性材料表面进行氨基官能团化。通过XRD、TEM、FT-IR对磁性纳米粒子及核壳式磁性纳米复合粒子进行了表征分析。研究了氨基功能化介孔磁性纳米粒子对水中Cu(Ⅱ)的吸附性能。考察了接触时间、溶液的pH值、初始浓度、吸附剂用量对吸附效果的影响,并对其吸附动力学和吸附等温线进行了研究。同时考察了负载了重金属离子的吸附材料用酸溶液超声处理后循环使用的吸附效率。结果表明,二级动力学模型比一级动力学模型更适合于描述吸附剂对Cu(Ⅱ)的吸附动力学行为,说明吸附过程为化学吸附;其对Cu(Ⅱ)的吸附可用Langmuir吸附等温模型进行较好地描述,说明吸附为单分子层吸附,其对Cu(Ⅱ)的最大吸附量为120 mg/g;最大吸附发生在pH值为5.0,t=120 min时。且吸附剂解吸再生4次后,吸附率还能达到68.75%,说明所制备的氨基功能化磁性纳米材料具有较高的吸附容量,是一种潜在的能高效吸附、可再生利用的去除废水中重金属离子的吸附材料。     

改性磁性木薯渣微球的制备及对Pb(Ⅱ)的吸附

以固体废弃生物质木薯渣为原料,首先采用乙二胺和二硫化碳对其进行化学改性,然后反相乳液-交联聚合制备化学改性木薯渣磁性微球吸附剂。考察了Pb(Ⅱ)的初始浓度、吸附剂含量、吸附时间、pH和吸附温度对Pb(Ⅱ)的吸附规律及动力学行为;并通过扫描电镜和红外光谱对其进行表征。结果表明,木薯渣被乙二胺和二硫化碳成功改性;黄原酸酯木薯渣磁性微球(SCRM)的分散性和球形度好。在本实验考察范围内,SCRM对Pb(Ⅱ)吸附量可达304mg/g;动力学研究显示吸附过程符合Langmuir等温吸附模型和拟二级动力学模型,吸附过程是一个受化学吸附机理控制的过程。     

海藻酸钠负载HFO凝胶球吸附Cu(Ⅱ)的研究

利用包埋法制得毫米级海藻酸钠负载HFO凝胶球SA/HFO,探究了其对水中Cu(Ⅱ)的吸附行为。实验结果表明,SA/HFO凝胶球对Cu(Ⅱ)的吸附在pH值=5.5时效果最好;通过动力学研究可知,吸附平衡时间为21 h,拟二级动力学模型能很好的描述该吸附过程;吸附等温线拟合结果揭示了该吸附过程更符合Langmuir吸附等温模型;由温度数据得出,升高温度有利于反应的进行且该热力学过程为自发、吸热、熵增过程;将SA/HFO凝胶球吸附Cu(Ⅱ)后的材料解吸并再次进行吸附实验,仍能保持良好的吸附效果。     

羧基功能化榴莲壳对水中Pb(Ⅱ)和Cr(Ⅲ)的生物吸附研究

研究了柠檬酸改性榴莲壳对水中Pb(Ⅱ)和Cr(Ⅲ)的吸附效果、动力学与等温吸附特性。通过SEM、FT-IR和XPS表征测试,分析榴莲壳改性前后的特征变化,并探讨榴莲壳的改性和吸附机理。表征分析发现,以N,N’-羰基二咪唑为活性剂进行榴莲壳表面改性后,在1 730和1 640cm-1处分别出现明显的酯羰基和自由羧基吸收峰,且改性后m(O)/m(C)原子质量比明显增大,说明柠檬酸成功接枝到榴莲壳表面。吸附实验结果表明,榴莲壳经改性后对Pb(Ⅱ)和Cr(Ⅲ)的吸附量有明显地提高,分别是未改性榴莲壳的3.15和2.42倍,且当两种金属离子共存时,Pb(Ⅱ)的竞争吸附优于Cr(Ⅲ)。动力学研究显示,改性榴莲壳吸附Pb(Ⅱ)和Cr(Ⅲ)在120min内达到平衡,实验数据符合准二级动力学模型(R20.9975)。在25℃下,等温吸附过程可采用Freundlich模型(R20.9902)进行拟合。吸附-解吸实验表明,CM-CDIDRS对Pb(Ⅱ)进行4次吸附再生循环后仍能保持较高吸附能力。     

N-苯基硫脲改性螯合纤维对水溶液中Hg(Ⅱ)的吸附性能

以接枝丙烯酸的聚丙烯纤维(PP-g-AA)为基体材料,在1-乙基-3-(3-二甲氨丙基)碳二亚胺盐酸盐(EDC.HCl)和N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)的作用下,将N-苯基硫脲(PTU)修饰在PP-g-AA纤维上,得到新型功能化螯合纤维PP-g-AA-PTU,并研究了其对水溶液中Hg(Ⅱ)的吸附行为。采用FT-IR、XPS等测试手段对螯合纤维进行表征,研究了溶液浓度、温度、pH值、吸附时间对Hg(Ⅱ)吸附性能的影响,并考察了纤维的选择性吸附。研究结果表明,PP-g-AA-PTU纤维在溶液pH值为3~8范围内,对Hg(Ⅱ)的吸附性能无明显变化,在10min内即可达到吸附平衡,吸附效果明显优于PP-g-AA纤维。吸附动力学符合准二级动力学模型,吸附等温线符合Langmuir模型,且饱和吸附量高达76.51mg/g。该螯合纤维能对Hg(Ⅱ)具有优异的吸附选择性,在水体中Hg(Ⅱ)的去除领域具有良好的应用前景。