Cr（Ⅵ）和Cr（Ⅲ）在改性秸秆吸附剂上的同步快速解吸方法及应用

新型低成本吸附剂(改性玉米秸秆)去除重金属阴离子Cr(Ⅵ)的机理复杂,涉及吸附和还原转化两部分。本文通过建立铬在改性玉米秸秆上的解吸方法,将吸附的Cr(Ⅵ)与Cr(Ⅲ)同时转移至液相进行定量分析,从而应用于Cr(Ⅵ)去除过程中吸附与形态变化机理的定量描述。通过考察不同解吸液(HCl、H_3PO_4、NaCl)以及解吸液浓度、解吸时间、解吸温度等因素对总铬解吸效果的影响,确定了对Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)均具有良好解吸效果的解吸方法,即:采用2mol·L~(-1)H_3PO_4为解吸液,在解吸液体积20mL、25℃条件下,振荡10min,总铬回收率达95%。并以此为基础,通过系列Cr(Ⅵ)吸附-解吸实验,对吸附平衡后固-液两相中铬的形态分布进行定量分析并探讨Cr(Ⅵ)的吸附和形态变化机理。结果表明,改性秸秆吸附Cr(Ⅵ)符合Langmuir等温方程,最大吸附去除容量达35.9mg·g~(-1);吸附过程中Cr(Ⅲ)生成量随Cr(Ⅵ)吸附去除量的增加而增加,两者呈正相关(R~2=0.986);当达到饱和吸附后Cr(Ⅲ)的生成量趋于稳定,约3.7mg·g~(-1)。     

辣木籽对水中Cr（Ⅵ）的吸附机理及吸附动力学研究

本文研究了辣木籽对Cr(Ⅵ)液的吸附机理及吸附动力学。结果表明：辣木籽吸附Cr(Ⅵ)是一个以化学吸附为主的单分子层吸附过程,Langmuir等温线方程对室温下辣木籽吸附Cr(Ⅵ)拟合线性关系良好,相关系数R2=0.9958。FTIR的结果表明位于2914 cm-1、2854 cm-1的-CH2-官能团和1754 cm-1处的C=O官能团是辣木籽吸附Cr(Ⅵ)的主要活性基团,这些活性基团与Cr(Ⅵ)发生络合反应而将其去除。二级动力学方程对室温下辣木籽吸附Cr(Ⅵ)拟合结果最好,相关系数R2为0.9901;内扩散方程也能较好地描述吸附过程,相关系数R2为0.9417,说明吸附过程中内扩散是主要控制步骤。     

农业废弃物核桃壳粉对Cr（Ⅵ）的吸附特征研究

以核桃壳粉为吸附剂,通过批试验探讨了体系初始pH值、吸附剂用量、温度等因素对水溶液中Cr(Ⅵ)吸附的影响,并讨论了吸附过程中Cr的化学形态变化和吸附过程的热力学特征.结果表明,核桃壳粉对Cr(Ⅵ)的吸附最佳pH为1.0.向50 mL 50 mg·L-1的Cr(Ⅵ)溶液中加入0.5 g核桃壳粉,对溶液中Cr(Ⅵ)的去除可达95.39%,吸附过程伴随着氧化还原反应的发生;随着体系温度的升高,核桃壳粉对Cr(Ⅵ)的吸附量增加,吸附过程符合二级动力学过程,Langmuir模型能较好地反映吸附过程特征.对吸附热力学参数△Go、AH°和△S°的计算表明,吸附过程是吸热的自发过程,升高温度有利核桃壳粉对Cr(Ⅵ)的吸附,在301、308和318 K条件下的最大吸附量分别为20.54、26.00和29.53 g·kg-1.试验结合FTIR和SEM手段,对核桃壳粉进行了分析,发现核桃壳粉对Cr(Ⅵ)的吸附是一个包含氧化还原的极其复杂的反应过程,核桃壳粉是具有吸附污水中铬的能力和潜在利用价值的生物质吸附剂.     

土壤、矿物对Cr(Ⅵ)吸附机制的研究

本文研究了土壤、矿物对Cr(Ⅵ)的吸附机制,结果表明:土壤中铝对Cr(Ⅵ)的吸附起着主要作用,土壤、矿物对Cr(Ⅵ)的吸附机制和磷酸根相似,以专性吸附为主,吸附过程中伴随着羟基的释放,溶液中磷酸根、氟离子和硫酸根等阴离子的存在,强烈抑制了土壤、矿物对Cr(Ⅵ)的吸附,而C1~-和NO_3~-的影响较小。     

硫掺杂零价铁去除Cr（Ⅵ）的机理及环境影响因素

为提高对六价铬[Cr_2O_7~(2-),Cr(Ⅵ)]的去除能力,采用硫代硫酸钠对零价铁(ZVI)进行改性。采用吸附实验研究所制备的硫化零价铁(S-ZVI)在不同环境条件下对溶液中Cr(Ⅵ)的去除能力,结合对材料的表征分析,探讨了S-ZVI去除Cr(Ⅵ)的机理。结果表明:硫掺杂后形成FeSx并覆盖在ZVI表层,所得S-ZVI的表面积约为ZVI的2倍。硫化改性有效地提高了材料对水体中Cr(Ⅵ)的吸附和还原能力。在pH为3时的吸附数据更符合准二级动力学模型和Langmuir吸附等温模型,其中S-ZVI对Cr(Ⅵ)的去除量约为ZVI的3倍。反应后材料的解吸实验和XPS分析显示Cr(Ⅵ)大部分被还原为Cr(Ⅲ),并进一步被吸附沉淀。硫化改性提高了ZVI的导电能力,从而提高了ZVI在Cr(Ⅵ)还原过程中的电子传递速率。低pH值和高温更有利于两种吸附剂对Cr(Ⅵ)的去除,而腐植酸(HA)抑制Cr(Ⅵ)的去除。因此,S-ZVI对Cr(Ⅵ)的去除包括还原、吸附和共沉淀机制,S-ZVI较好的性能可能与其良好的电化学特性和较大的表面积有关。     

改性沸石对Cr(Ⅵ)与F~-的竞争吸附性能研究

利用粉煤灰合成改性沸石吸附Cr(Ⅵ)与F-,考察沸石投加量、初始pH、吸附时间对其竞争吸附效果的影响,研究沸石吸附Cr(Ⅵ)与F-的吸附等温线和吸附动力学模型。结果表明,沸石投加量、初始pH与吸附时间均对沸石吸附Cr(Ⅵ)与F-的效果影响显著。沸石对Cr(Ⅵ)与F-吸附去除率随着沸石投加量的增加而提高,而单位质量的沸石吸附剂对Cr(Ⅵ)与F-的吸附容量均不断下降。沸石对Cr(Ⅵ)的吸附去除率随初始pH升高而降低,而对F-的吸附去除率随初始pH升高先下降再上升。沸石对两种离子的吸附去除率随着吸附时间的延长而不断提高,且竞争吸附主要集中在90 min以内完成。在整个吸附过程中,Cr(Ⅵ)在竞争吸附过程中占优势,两种离子的吸附顺序始终为Cr(Ⅵ)F-。沸石对Cr(Ⅵ)与F-的吸附过程均更符合Freundlich吸附等温模型,且准二级动力学方程能够较好的描述沸石对两种离子的吸附行为。     

不同主导晶面赤铁矿对Cr（Ⅵ）吸附与迁移行为的影响

为探究赤铁矿的晶面效应对Cr(Ⅵ)迁移的影响,采用批实验研究了{001}主导晶面的片状纳米赤铁矿(HNPs)与{110}主导晶面的棒状纳米赤铁矿(HNRs)对Cr(Ⅵ)的吸附机制,并通过柱实验考察了不同环境因素(pH、入流浓度、流速和离子强度)对Cr(Ⅵ)在两种赤铁矿修饰石英砂表面的迁移规律。批实验结果表明:HNPs与HNRs对Cr(Ⅵ)的吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型。HNPs与HNRs对Cr(Ⅵ)的最大吸附量分别为2.97 mg·g~(-1)和4.95 mg·g~(-1)。pH和离子强度增加,HNPs与HNRs对Cr(Ⅵ)的吸附量降低,表明吸附过程同时存在化学吸附和静电吸附机制。柱实验结果表明:pH增大,填充柱表面负电荷增多,减少了对Cr(Ⅵ)的滞留;增加初始浓度能够加快位点占据速度,增大流速导致Cr(Ⅵ)在柱内停留时间减少。离子强度增大,增强了阴离子竞争吸附,促进了HNPs与HNRs上Cr(Ⅵ)的解吸和迁移。相同条件下,由于{001}晶面对Cr(Ⅵ)的吸附点位密度低,导致Cr(Ⅵ)在HNPs中的滞留量小于HNRs。研究表明,赤铁矿不同主导晶面吸附构型的差异显著影响Cr(Ⅵ)吸附与迁移行为。     

柠檬酸和EDTA对Cr(Ⅵ)在黄棕壤和红壤上吸附行为的影响

采用室内实验方法研究了Cr(Ⅵ)在黄棕壤和红壤上的吸附等温线以及平衡溶液酸度、不同浓度柠檬酸和EDTA存在时对Cr(Ⅵ)在2种土壤上吸附过程的影响。结果发现，柠檬酸的存在均降低了Cr(Ⅵ)在2种土壤上的吸附量，表现出明显的竞争吸附；而EDTA对Cr(Ⅵ)在黄棕壤上的吸附几乎没有影响，而对其在红壤上的吸附有抑制作用。该研究结果将有助于理解Cr(Ⅵ)的土壤溶液平衡过程。     

羟基铝改性有机膨润土对Cr(Ⅵ)吸附效果的研究

采用羟基铝改性有机膨润土(organic bentonite modified by hydroxy aluminum,OBA),以提高改性有机膨润土(organic bentonite,OB)对Cr(Ⅵ)的吸附能力。探讨了OBA用量、温度和p H值对Cr(Ⅵ)吸附能力的影响,以及OBA对Cr(Ⅵ)的吸附热力学和吸附动力学过程。结果表明,OBA对Cr(Ⅵ)的吸附能力显著高于OB;温度越高,吸附能力越差,最佳温度为25℃左右;在酸性条件下,p H值对OBA吸附Cr(Ⅵ)的影响较小;在碱性条件下,随着p H值提高,其吸附率降低;OBA对Cr(Ⅵ)的吸附符合Langmuir吸附等温曲线,最大吸附量为14.992 5 mg·g-1;OBA对Cr(Ⅵ)的吸附动力学方程符合伪二级动力学方程;OBA吸附Cr(Ⅵ)后可以脱附再生,但是,脱附再生后,Cr(Ⅵ)的吸附能力降低。     

膨润土改性及对水中Cr(Ⅵ)吸附性能的研究

【目的】提高膨润土对水中Cr(Ⅵ)的吸附性能。【方法】采用氢氧化钠和壳聚糖对膨润土进行改性,分别得到碱改性膨润土(B-NaOH)、壳化膨润土(B-CS)和壳化碱改性膨润土(B-NaOH-CS)。以钠基膨润土(B)为对照,利用红外光谱仪、扫描电镜和比表面积分析仪表征3种改性膨润土的理化性质,研究其对Cr(Ⅵ)的吸附性能。【结果】B-NaOH-CS中出现了强N—H吸收峰以及增强的C—H对称弯曲峰,同时B-NaOH-CS表面片状结构卷曲分散,层间孔隙增多,比表面积是其他膨润土的1.2倍以上。当Cr(Ⅵ)质量浓度为50 mg·L~(-1)时,B-NaOHCS对Cr(Ⅵ)的平衡吸附量为1.03 mg·g~(-1),分别是B-CS、B-NaOH的1.26、1.84倍。描述膨润土吸附Cr(Ⅵ)的动力学过程,准二级动力学模型优于准一级动力学模型;描述膨润土吸附Cr(Ⅵ)的热力学过程,Langmuir等温模型优于Freundlich等温模型。热力学参数△H0、△G0、△S0,表明膨润土吸附Cr(Ⅵ)为吸热、自发、无序反应。B-NaOH在pH=7.0时对Cr(Ⅵ)的吸附量最大,B-CS、B-NaOH-CS在pH=3.0时对Cr(Ⅵ)的吸附量最大。【结论】B-NaOH-CS对Cr(Ⅵ)的吸附效果最好,改性膨润土对去除Cr(Ⅵ)污染有重要作用。     

生物炭基硫酸盐还原菌（SRB）对Cr（Ⅵ）的吸附效应及作用机制

分别在300、500℃和700℃下制备水稻、小麦和玉米秸秆生物炭,对比以不同类型生物炭为载体制备的炭基硫酸盐还原菌(SRB)对Cr(Ⅵ)的吸附效应,筛选出吸附效果最佳的炭基菌剂。采用扫描电镜、傅里叶红外光谱和比表面积测试仪对生物炭进行表征分析,研究了溶液pH、吸附时间、生物炭添加量和Cr(Ⅵ)初始浓度对炭基SRB吸附Cr(Ⅵ)的影响,并结合吸附动力学和等温吸附模型探讨其对Cr(Ⅵ)的吸附过程及作用机制。结果表明:以700℃限氧热解小麦秸秆(XM700)为载体制备的炭基SRB(IBXM700)对Cr(Ⅵ)的吸附效果最佳,其最佳吸附条件为pH=5、生物炭添加量0.6 g·100 mL~(-1)、吸附时间24 h、Cr(Ⅵ)的初始浓度100 mg·L~(-1);IBXM700对Cr(Ⅵ)的吸附更符合拟一级动力学,以离子交换和表面物理吸附为主,以化学吸附作用为辅,其等温吸附符合Langmuir模型,属于单分子层吸附;SRB能还原SO_4~(2-)为S~(2-),或分泌还原酶将Cr(Ⅵ)还原为Cr(Ⅲ),从而达到去除目的。研究表明,IBXM700去除Cr(Ⅵ)的主要机制为吸附作用与还原作用。     

土壤中铬的化学行为研究——Ⅰ.几种矿物对六价铬的吸附作用

本文研究了三水铝石、针铁矿、高岭石、二氧化锰对Cr(Ⅵ)的吸附作用,结果表明:四种矿物对Cr(Ⅵ)吸附等温线符合Langmuir和Freundlich公式,吸附动力学曲线可以用Elovich公式、双常数速率公式和抛物线扩散公式来描述。溶液中离子强度的增加,四种矿物对Cr(Ⅵ)吸附量都有不同程度的减少。三种阴离子对Cr(Ⅵ)吸附量的影响为:H_2PO_4-和HPO_4~(2-)>SO_4~(2-)>>Cl-.二氧化锰对Cr(Ⅵ)的吸附量随pH升高而降低,高岭石、针铁矿和三水铝石对Cr(Ⅵ)吸附量在pH 6～7之间出现吸附最大值。     

磷酸改性和普通核桃壳对水中Cr(Ⅵ)的吸附（英文）

将普通和磷酸改性后的核桃壳对Cr(Ⅵ)的吸附作用进行对比。实验结果表明,由于改性核桃壳表面结构孔隙率更大,有利于增强对Cr(Ⅵ)的吸附作用,当控制温度为35℃,吸附剂用量为0.80 g,吸附时间为120min,吸附50 ml Cr(Ⅵ)浓度为20 mg/L的水样时,Cr(Ⅵ)的去除率可以达到99.4%。对吸附等温线和动力学模型拟合后表明,Langmuir吸附等温模型能更好地反映改性核桃壳对Cr(Ⅵ)的吸附过程;且普通和改性核桃壳对Cr(Ⅵ)的吸附过程均符合拟二级动力学方程。     

蔺草负载活性炭对水中Cr(Ⅵ)的吸附性能

以表面具有沟槽结构的蔺草为基体,不作粉碎处理,在其表面负载活性炭颗粒,研究其对溶液中Cr(Ⅵ)的吸附性能,考察了吸附时间、溶液p H、Cr(Ⅵ)初始浓度、吸附材料用量等因素对Cr(Ⅵ)吸附率的影响。结果表明,p H对Cr(Ⅵ)吸附率的影响较为明显,当溶液p H小于4.0时,可获得较高的吸附率。负载活性炭大幅度提高了蔺草对Cr(Ⅵ)的吸附性能,当p H为2.0,蔺草用量1.0 g/50 ml,对浓度100 mg/L的Cr(Ⅵ)溶液25℃下吸附24 h,Cr(Ⅵ)的吸附率可达99%以上。吸附等温线符合Langmuir模型,表明蔺草负载活性炭对Cr(Ⅵ)的吸附以化学吸附为主。     

还原法和活性炭吸附法去除水体中Cr(Ⅵ)的改进

在优化还原法和改性活性炭吸附法应用于水体中Cr(Ⅵ)的去除效果的基础上,探讨还原法-改性活性炭吸附法的联用及效果.结果表明:采用正交试验及2次验证试验优化了还原法对水体中Cr(Ⅵ)的去除,得到了焦亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、亚硫酸钠、连二亚硫酸钠和硫代硫酸钠分别作为还原剂的还原法的优化条件,在该条件下,各还原剂对水体中Cr(Ⅵ)的去除率可达到96.59％～99.48％.以不同浓度硝酸锰分别对活性炭进行改性,其效果差别较大,但都优于未改性活性炭,其中,当硝酸锰浓度为0.03 mol·L-1时,所得的改性活性炭对水体中Cr(Ⅵ)的去除率最高,且去除率受pH、初始Cr(Ⅵ)浓度和处理时间的影响较大,pH为3时,去除率最高(94.6％),对水中初始浓度较低的Cr(Ⅵ)的去除效果较好,在吸附的初、中期,Cr(Ⅵ)的去除率增长较快.还原法-改性活性炭吸附法联用优于单独应用还原法或改性活性炭吸附法,以该联用法对海甸溪水模拟Cr(Ⅵ)污染样品的处理结果表明,联用法对实际基体样品的处理取得了令人满意的效果.     

Cr（Ⅵ）还原菌Microbacterium sp. QH-2对铝氧化物吸附铬影响的研究

氧化铝是土壤中最丰富和最活泼的矿物质之一,能对土壤中铬元素的迁移和转化产生影响。而土壤Cr(Ⅵ)还原菌能将Cr(Ⅵ)还原成Cr(Ⅲ)。本研究探讨了Cr(Ⅵ)还原菌对铝氧化物吸附铬的影响。结果表明,在pH为4时,γ-氧化铝对Cr(Ⅵ)吸附能力明显强于α-氧化铝。α-氧化铝和γ-氧化铝与Cr(Ⅵ)还原菌株Microbacterium sp. QH-2混合培养后,二者的晶体结构并未受影响,但菌株QH-2的存在增加了α-氧化铝和γ-氧化铝对总铬的吸附量。     

蔺草负载活性炭对Cr(Ⅵ)的吸附过程分析

以表面具有沟槽结构的蔺草为基体,通过在其表面负载活性炭颗粒,在不做粉碎处理的情况下得到高效生物基Cr(Ⅵ)吸附剂。分别以准一级、准二级动力学方程和Langmuir模型、Freundlich模型对其吸附特征曲线进行了拟合分析。结果表明:该吸附剂对Cr(Ⅵ)的吸附过程遵循准二级反应机理,吸附速率被化学吸附所控制。吸附等温线符合Langmuir模型。通过表面负载活性炭粒子,大幅度提高了蔺草对Cr(Ⅵ)的吸附性能,当pH值为1.0,蔺草用量为50 m LCr(VI)溶液1.0 g,对浓度100 mg/L的Cr(Ⅵ)溶液25℃下吸附20 h,Cr(Ⅵ)吸附率达到99.6%。     

荔枝壳对六价铬的吸附特性

研究用荔枝壳粉末吸附剂去除水溶液中六价铬Cr(Ⅵ)的效果,考察溶液初始pH值、吸附剂投加量、吸附时间、吸附温度的影响,并讨论吸附过程的热力学特征。结果表明,在50 m L 50.0 mg/L Cr(Ⅵ)溶液中加入0.70 g荔枝壳粉末,于50℃、pH值1.0条件下振荡吸附150 min,Cr(Ⅵ)的去除率达到98.14%。用Langmuir、Freundlich模型对等温吸附过程进行拟合,发现Langmuir模型能够更好地反映吸附过程特征。对吸附热力学参数ΔG、ΔH、ΔS的计算表明,吸附过程是吸热的自发过程。综合试验结果可知,荔枝壳粉末对Cr(Ⅵ)同时存在吸附、还原能力,是具有潜在利用价值的生物质吸附剂。     

黄土性土壤对Cr(Ⅲ)的吸附特性及转化率研究

采用室内试验方法研究了黄土性土壤不同土层对Cr(Ⅲ)的吸附特性及Cr(Ⅲ)转化为Cr(Ⅵ)的趋势。结果表明,黄土性土壤对Cr(Ⅲ)的吸附平衡时间为30min,其对Cr(Ⅲ)的吸附能力很强,在研究浓度范围1.0～500.0mg·L-1内,不同土层的吸附率都在89.7%以上;黄土性土壤不同土层对Cr(Ⅲ)的吸附能力略有不同,其中粘化层的吸附量最高,其次为钙积层;从黄土性土壤各土层等温吸附规律看,经统计拟合结果符合Freundlich模型;黄土对Cr(Ⅲ)净化的主要作用为沉淀作用,吸附作用次之。黄土性土壤中Cr(Ⅲ)被吸附或发生沉淀的pH范围为5.68-8.73;随着黄土性土壤中Cr(Ⅲ)浓度的增加,pH的下降,土壤平衡液中Cr(Ⅵ)的浓度有增加的趋势,但其转化率很低,一般小于1.9%。     

改性核桃壳处理含Cr(Ⅵ)废水的效果

[目的]研究改性核桃壳对含六价铬[Cr(Ⅵ)]废水的吸附效果,为核桃壳资源化开发利用提供新途径.[方法J以废弃核桃壳为原料,采用磷酸改性法制备核桃壳基吸附材料,通过扫描电镜(SEM)和红外光谱仪(FTIR)表征材料结构,并考察溶液初始pH、改性核桃壳投加量、吸附时间等因素对改性核桃壳处理含Cr(Ⅵ)废水效果的影响,同时研究改性核桃壳对Cr(Ⅵ)吸附过程的动力学模型和等温线模型.[结果]改性后核桃壳表面更粗糙且多孔,官能团结构改变;在Cr(Ⅵ)初始质量浓度100 mg/L、改性核桃壳投加量1.0 g、溶液pH 2.0的条件下吸附处理180 min,改性核桃壳对Cr(Ⅵ)的吸附率达99.65%,高于未改性核桃壳的吸附率(43.64%);改性核桃壳的废水处理过程符合准二级动力学方程和Langmuir等温吸附式.[结论]采用磷酸改性法制备的改性核桃壳对Cr(Ⅵ)有较强的吸附能力,且操作简单、反应条件易于控制,可用于含Cr(Ⅵ)废水处理.