大豆蛋白基多孔凝胶球对Pb(Ⅱ)的吸附研究

为了解决工业废水铅Pb(Ⅱ)污染问题，以海藻酸钠和大豆蛋白为原料，制备了具有多孔结构的大豆蛋白基多孔凝胶球，并用于对模拟废水Pb(Ⅱ)的去除研究。利用扫描电子显微镜(SEM)、比表面积及孔隙分析仪、Zeta电位仪和X射线光电子能谱(XPS)对多孔凝胶球的形貌、多孔结构、表面电荷和元素组成进行了表征，并探讨了溶液pH、吸附时间、吸附剂用量、铅离子初始浓度等因素对大豆蛋白基多孔凝胶球吸附Pb(Ⅱ)的吸附容量和脱除效率的影响。结果表明，在pH>2.9的条件下，大豆蛋白基多孔凝胶球表面带负电，能够通过凝胶球内部的多孔通道上的吸附位点有效地吸附带正电的Pb(Ⅱ)离子，最高脱除效率可达99%,能循环使用。通过对吸附数据进行3种动力学模型(准一级动力学、准二级动力学和颗粒内扩散模型)和两种等温模型(Langmuir和Freundlich模型)的拟合分析，发现吸附过程符合准二级动力学模型，且遵循Langmuir单分子层吸附机制，最大吸附容量为264.01 mg·g^-1。表明，大豆蛋白基多孔凝胶球能对模拟废水中的Pb(Ⅱ)进行高效吸附。     

玉米衣对水溶液中重金属Pb(Ⅱ)的吸附研究

以农业废弃物玉米(Zea mays L.)衣为吸附剂,研究其对水溶液中Pb(Ⅱ)的吸附作用,采用扫描电镜、红外光谱仪等对玉米衣的表面多孔性、吸附作用基团进行分析,并探究玉米衣的最佳吸附条件、吸附等温线、动力学模型。结果表明,当溶液Pb(Ⅱ)浓度为20 mg/L,p H为6.0,吸附剂投加量为0.10 g时,吸附率最高,达到94.77%;玉米衣对Pb(Ⅱ)的吸附动力学符合准二级动力学方程,以化学吸附为主;其吸附等温线符合Langmuir模型,为单分子层吸附;扫描电镜结果表明玉米衣表面覆盖大量绒毛,断裂形成小孔,有利于增加比表面积;红外光谱分析表明吸附过程中起主要作用的官能团有羧基、羟基等;当溶液中含有Ca2+、Mg2+等阳离子时,一定程度影响Pb(Ⅱ)的吸附。利用0.2 mol/L HCl解吸9.5 h解吸效果更好,其解吸率可达到48%。在众多吸附剂中,玉米衣最大吸附量可达32.468 mg/g,处于较好的吸附水平,因此,利用玉米衣作为吸附剂去除溶液中Pb(Ⅱ)具有潜在的应用前景。     

不同腐解阶段羊粪与海藻有机肥对Pb（Ⅱ）的吸附

为筛选钝化效果优良且持久的商品有机肥,通过化学分析、吸附/解吸分析、热重分析(TG-DTG)和傅里叶红外(FTIR)分析等方法,对不同腐解阶段(0、6、12个月)的羊粪(Sheep manure,SM)和海藻(Seaweed,SW)商品有机肥的基本性质进行分析,并深入研究了有机肥对水溶液体系中Pb(Ⅱ)的吸附机理。结果表明:与羊粪有机肥相比,海藻有机肥的有机碳含量和pH值较高,阳离子交换量、氧碳比和盐基饱和度较低;随着腐解过程的进行,海藻有机肥的氧碳比和阳离子交换量显著增加,官能团含量减少,而羊粪有机肥官能团含量增多,两种有机肥易分解的化合物(如纤维素、半纤维素、脂肪族物质等)随着腐解的进行而减少。未腐解时羊粪有机肥的Pb(Ⅱ)最大吸附量(qm)为198.7 mg·g~(-1),随着腐解过程的进行,羊粪有机肥qm降低,在腐解12个月时降低至61.6mg·g~(-1),而海藻有机肥qm从118.7 mg·g~(-1)开始逐渐增加,最终达到147.1 mg·g~(-1)。准二级动力学能更好地描述海藻、羊粪有机肥对Pb(Ⅱ)的动力学吸附过程。海藻有机肥和羊粪有机肥对Pb(Ⅱ)的吸附是以化学吸附为主的单层吸附,符合Langmuir模型。有机肥对Pb(Ⅱ)的化学吸附主要是以离子交换吸附(41.4%～47.1%)和氢键吸附(36.5%～47.3%)为主。相关分析发现,有机肥吸附Pb(Ⅱ)的qm与阳离子交换量、盐基饱和度以及氧碳比具有相关性,提高有机肥表面可交换活性位点以及含氧官能团数量可以增强有机肥的Pb(Ⅱ)吸附能力。研究表明,海藻有机肥对Pb(Ⅱ)的吸附容量高且持久性好,适合作为农田Pb(Ⅱ)污染稳定修复商品有机肥。     

层迭灵芝子实体及制备碳对Pb(Ⅱ)的生物吸附特性研究

以层迭灵芝子实体及其制备碳作为吸附材料,研究起始吸附剂用量、初始pH、反应时间、初始浓度对层迭灵芝及其制备碳吸附Pb(Ⅱ)的影响及吸附特性。结果表明:层迭灵芝子实体(C0)吸附Pb(Ⅱ)的最佳固液比4 g/L,而其制备碳(C400)的最佳固液比0.8 g/L,最适pH为7,最佳吸附时间为480 min,最大去除率分别为97.72%和97.60%;Langmuir和Freundlich等温吸附平衡模型均能较好的拟合C0及C400吸附Pb(Ⅱ)的吸附过程,其最大吸附量分别为90.90 mg/g和163.93 mg/g;动力学模型拟合可知,C0及C400对Pb(Ⅱ)的生物吸附过程均符合准二级动力学模型,C0对Pb(Ⅱ)的吸附速率高于C400,但C400的吸附能力高于C0。     

6种海南商品有机肥对Pb(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)的复合吸附及解吸

为研究几种不同原料制备的商品有机肥对水溶液中的Pb(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)吸附及解吸差异和机理,采用等温吸附Langmuir和Freundlich模型拟合及连续解吸方法研究了吸附解吸差异;利用元素分析仪等方法测定了有机肥的元素组成、有机质含量和CEC值等,研究了其基本理化性质.结果表明6种不同原料制备的商品有机肥对Pb(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)的吸附更符合Langmuir模型;6种商品有机肥对水液中Pb(Ⅱ)的最大吸附量qm最高是烟叶,最低是羊粪,分别为282.70和48.95mg·g~(-1);6种商品有机肥对水溶液中Cu(Ⅱ)的最大吸附量qm最高是海藻,最低是豆粕,分别为35.01和5.49 mg·g~(-1).铅离子抢夺有机肥吸附结合位点的能力比铜强.豆粕、烟叶和氨基酸是对铅吸附能力较强且吸附稳定性较好的3种有机肥,其残差态铅含量分别为63.92%、71.22%和69.15%;海藻、氨基酸和烟叶是对铜吸附能力较强且吸附稳定性较好的3种有机肥,其残差态铜含量分别为32.25%、31.34%和38.37%.不同原材料制备的有机肥有机质含量、CEC值以及灰分等基本理化性质相差很大,对水溶液中铅、铜离子的吸附和解吸差异很大.     

改性木质纤维素/蒙脱土对Pb(Ⅱ)的吸附研究

以木质纤维素(LC)为原料,利用巯基乙酸改性LC得到巯基木质纤维素(SLC),通过溶液插层复合法再与蒙脱土(MT)反应制备得到了巯基改性的木质纤维素/蒙脱土纳米复合吸附材料(SLM)。研究了SLM对水体中Pb(Ⅱ)的吸附过程,探讨各吸附因素对SLM吸附效果的影响。分析了吸附动力学和吸附等温特性,并采用FTIR和SEM/EDS表征对吸附机理进行研究。结果表明,SLM对Pb(Ⅱ)有良好的去除效果,SLM对Pb(Ⅱ)离子的最佳吸附条件为SLM用量0. 050 0 g,Pb(Ⅱ)起始浓度3. 52 g/L,pH4. 75,温度45℃,时间120 min,最大平衡吸附量173. 81 mg/g。SLM对Pb(Ⅱ)的吸附行为符合准二级动力学方程和Langmuir等温模型。FTIR和SEM/EDS分析显示,Pb(Ⅱ)和SLM表面的活性官能团进行了单分子层的化学吸附。     

木质纤维素/蒙脱土纳米复合材料对Hg(Ⅱ)的吸附性能

以木质纤维素和蒙脱土为原材料,采用插层复合方式制备木质纤维素/蒙脱土纳米复合材料(LNC/MMT)吸附剂,研究其对Hg(Ⅱ)离子的吸附和解吸性能。结果表明:该吸附剂对Hg(Ⅱ)有较好的吸附能力,在Hg(Ⅱ)溶液初始浓度为0.8mmol·L~(-1),吸附时间为120min,吸附温度为50℃,pH值为4时,吸附量达到最大79.32mg·g-1;在研究的浓度范围内,吸附过程符合伪二级动力学模型,吸附平衡符合Langmuir模型。采用0.3mol·L~(-1)的HNO3作为解吸剂,在解吸时间为30min、解吸温度为30℃时解吸量达到最大66mg·g-1。循环再生试验证明所制备吸附剂的重复使用性能良好。进一步结合SEM、EDX和FTIR分析了该吸附剂对Hg(Ⅱ)的吸附和解吸的机理。     

生物改性玉米秸秆处理溢油污染水体的研究

为了减少石油泄漏对环境产生的严重污染和能源损失,采用固态发酵技术和生物酶技术开发出新的生物改性过程制备溢油吸附剂。采用XRD、BET、SEM手段表征改性玉米秸秆,同时,对吸附剂的投加量(0.1~0.5 g)、初始原油量(5~30 g)以及吸附动力学进行了研究。结果表明,两种改性技术均能降低秸秆的结晶度和比表面积,黑曲霉改性玉米秸秆的吸油量为14.28 g·g~(-1),纤维素酶改性玉米秸秆吸油量在25 g·g~(-1)左右,与原材料(吸油量为4.89 g·g~(-1))相比,吸油效果均有明显提高。改性秸秆对原油的吸附在60min可达到吸附平衡,吸附动力学与准二级动力学模型较好地拟合。利用生物酶和固态发酵技术改性的玉米秸秆是一种高效、环境友好型油污吸附剂。     

活性污泥胞外聚合物（EPS）对Pb2+吸附性能的研究

以活性污泥中提取的胞外聚合物(EPS)作为吸附剂,考察了pH、EPS投加量及温度对Pb2+吸附效果的影响,通过响应面法对其吸附条件进行优化,并对其热力学吸附特征和吸附动力学进行了探讨。研究结果表明,EPS对Pb2+的最佳吸附条件组合为:温度35℃,pH4.2,m(EPS):m(Pb2+)=2.5:1,在此条件下Pb2+实际去除率达到89.16%。EPS对Pb2+的吸附等温线能较好地用Langmuir方程和Freundlich方程来描述,但更适合用Langmuir方程拟合,3种不同温度下(20、30、40℃)最大单分子层吸附量分别为0.9229、1.0129、1.1191mg·mg-1。EPS对Pb2+的吸附过程可以用准二级动力学方程描述,并在240min达到吸附平衡,平衡时理论最大吸附量为0.45mg·mg-1。     

不同温度制备香根草生物炭对Cd2+的吸附特性与机制

为探讨香根草生物炭对水溶液中Cd2+的吸附特性及机制,通过元素分析、BET-N2、Zeta电位、SEM-EDS、FTIR等分析手段对不同热解温度(300、500℃和700℃)下制备的香根草生物炭特性进行表征,并研究三种生物炭(BC300、BC500和BC700)在不同初始Cd2+浓度和吸附时间下的吸附行为。结果表明,随着温度升高,生物炭产率下降,灰分、pH和Zeta负电荷量上升;比表面积和孔体积增大,其中BC700的比表面积为227.04 m2·g~(-1),比原材料增大67.8倍。三种生物炭的吸附过程均符合Langmuir和Freundlich模型,而Freundlich拟合度相对较高(R2均大于0.98),最大吸附量顺序依次为BC700(92.65 mg·g~(-1))BC500(80.17 mg·g~(-1))BC300(76.29 mg·g~(-1))。当初始Cd2+浓度为20 mg·L~(-1)时,吸附平衡时间顺序为BC700(80 min)BC500(180 min)BC300(240 min),均符合准二级动力学模型(R2均大于0.98),以化学吸附为主。对比吸附前后的FTIR谱图,主要有-OH、C=O、C=C、C-O等官能团参与生物炭的吸附过程。结合SEM-EDS的结果分析,生物炭主要是通过表面静电吸附和络合作用去除溶液中Cd2+。三种生物炭中,BC700吸附性能最佳,原因可能是其具有较大的比表面积、较多的负电荷量和较多的官能团。     

棉花秸秆生物炭对重金属Pb(Ⅱ)的吸附性能研究

以南疆农业废弃物棉花秸秆为原料,采用限氧控温裂解法制备不同温度(200、400和600℃)下的棉花秸秆生物质炭(CSBC200、CSBC400和CSBC600),研究棉花秸秆生物质炭对重金属Pb(Ⅱ)的吸附性能及影响因素,探讨pH、温度、初始浓度和吸附剂投加量对棉花秸秆生物炭吸附Pb(Ⅱ)的影响。研究结果表明:随着热解温度的升高生物炭的pH、比表面积及芳香性增强;不同热解温度制备的棉花秸秆生物炭对Pb(Ⅱ)的快速吸附过程发生在2 h内,吸附在10 h以后逐渐达到平衡状态,准二级动力学吸附模型能较好地描述棉花秸秆生物炭对Pb(Ⅱ)的动力学吸附过程;不同热解温度制备的棉花秸秆生物炭对Pb(Ⅱ)的吸附能力不同CSBC600 CSBC400 CSBC200,且CSBC600远高于其他;CSBC400和CSBC600的吸附过程更符合Freundlich模型,吸附体系既有物理吸附又有化学吸附;棉花秸秆生物炭对Pb(Ⅱ)的吸附最佳pH为5. 00,其饱和吸附量随着体系温度的升高而增加,吸附是自发进行的吸热过程,溶液体系温度升高更有利于吸附的进行。     

两种生物炭对Pb的吸附特性研究

以木子壳、米糠为前驱体,650℃制备生物炭,通过扫描电子显微镜、X射线粉末衍射仪和比表面积分析仪等手段表征其物理化学性质,探究粒径、矿物组分、初始浓度及时间等因素对生物炭吸附Pb~(2+)效果的影响。结果表明,木子壳生物炭比表面积虽远小于米糠生物炭,但对溶液中Pb~(2+)有很强的吸附效果,等温吸附曲线符合Langmuir吸附模型,最大吸附量达165.62 mg·g~(-1),明显高于米糠生物炭(58.92 mg·g~(-1))。同时XRD分析显示木子壳生物炭含大量矿物组分且吸附Pb~(2+)后有沉淀生成。     

改性泡桐树叶吸附剂对水中铅和镉的吸附特性

分别采用酸、碱、巯基乙酸3种化学方法对泡桐树叶粉末进行改性,利用扫描电镜(SEM)和傅立叶变换红外光谱(FTIR)对泡桐树叶吸附剂结构特性进行表征,研究了其对水中Pb2+和Cd2+的吸附行为。结果表明:吸附剂用量为3 g·L-1,温度25℃,溶液pH为5时,3种改性方法制得的泡桐树叶吸附剂4h内都能达到吸附平衡,吸附过程可以用准二级吸附动力学模型描述。NaOH-乙醇改性的泡桐树叶(MPPA No.1)较未改性的泡桐树叶(UMPPA)对Pb2+和Cd2+的吸附能力得到明显提高,Pb2+、Cd2+平衡吸附量分别为15.38 mg·g-1和14.71mg·g-1,对Cd2+的吸附速率较Pb2+快。UMPPA表面平展光滑,改性MPPANo.1表面粗糙呈蜂窝状,MPPANo.1比表面积为3.124 m2·g-1,较UMPPA增大150%。泡桐树叶主要含有羟基、羧基、酰胺等活性基团,有利于对Pb2+和Cd2+的吸附,经NaOH-乙醇改性的泡桐树叶对水中Pb2+和Cd2+有更好的吸附性能。     

贝壳粉对Cd(Ⅱ)的吸附性能研究

为了研究贝壳粉对Cd~(2+)的吸附性能及最佳吸附条件,采用静态吸附实验研究了Cd~(2+)初始浓度、吸附剂用量、温度、pH、吸附时间以及离子强度对贝壳粉吸附Cd~(2+)性能的影响。结果表明:在不同Cd~(2+)初始浓度下,随着吸附剂用量的增加,贝壳粉对Cd~(2+)的吸附量呈现出先强烈吸附后逐渐缓和的趋势,符合准一级动力学模型和准二级动力学方程。Temkin和Langmuir模型均能较好地描述贝壳粉对Cd~(2+)的等温吸附过程,约30 min达到平衡,为自发的吸热反应,最大饱和吸附量为161.75 mg·g~(-1)。随着溶液pH值增加,贝壳粉对Cd~(2+)的吸附性能也随之增大,当pH≥5时趋于稳定。随着Ca~(2+)和Mg~(2+)浓度增大,贝壳粉对Cd~(2+)的吸附性能逐渐减弱,最大降幅分别达到15.19%和14.44%。     

硝酸改性龙眼壳活性炭对Pb(Ⅱ)的吸附性能研究

以龙眼(Dimocarpus longan Lour.)壳为原料,硝酸为改性剂,制备硝酸改性龙眼壳活性炭(LCN),并吸附水溶液中的Pb(Ⅱ),研究了pH、吸附温度、Pb(Ⅱ)质量浓度、吸附时间对Pb(Ⅱ)吸附量的影响。结果表明,硝酸改性能显著提高龙眼壳活性炭对Pb(Ⅱ)的吸附能力,当溶液pH 5、吸附温度298K、Pb(Ⅱ)质量浓度100mg/L、吸附时间40min时,LCN对Pb(Ⅱ)的吸附量为192.72mg/g。准二级动力学模型更符合LCN对Pb(Ⅱ)的吸附过程。与Freundlich等温吸附方程相比,Langmuir等温吸附方程更符合LCN对Pb(Ⅱ)的吸附行为,说明LCN对Pb(Ⅱ)的吸附是以单分子层吸附为主。     

蓖麻秸秆对铅、汞、镍和镉的吸附特征

以蓖麻秸秆粉末为吸附剂,采用批量平衡法,研究固液比、pH、重金属离子初始质量浓度对蓖麻秸秆粉末吸附Pb,Hg,Cd和Ni离子的影响,探讨蓖麻秸秆粉末对4种重金属离子的等温吸附和吸附动力学特征。结果表明:Langmuir、Freundlich和Temkin模型能更好地描述蓖麻秸秆粉末对Pb的吸附,Langmuir和Temkin模型能更好地描述蓖麻秸秆粉末对Hg和Cd的吸附,Langmuir模型能更好地描述蓖麻秸秆粉末对Ni的吸附;蓖麻秸秆粉末对4种重金属离子的最大吸附量分别是209.60、129.41、62.78和25.86mg/g;准一级动力学、准二级动力学和叶洛维奇方程能很好地描述蓖麻秸秆粉末对Pb,Hg,Cd和Ni离子的吸附过程。蓖麻秸秆粉末可用于处理多种重金属离子污染的废水。     

文冠果种皮对水中Hg(Ⅱ)的生物吸附研究

通过对生物质能源生产废弃物文冠果种皮作为新型生物吸附剂去除水中Hg(Ⅱ)的性能进行探讨,应用振荡平衡批处理法研究了起始p H和吸附剂用量对吸附性能的影响,采用准一级动力学模型、准二级动力学模型和粒内扩散模型对吸附动力学数据进行分析,并用Langmuir和Freundlich等温线对吸附平衡数据进行拟合。结果表明:文冠果种皮吸附水中Hg(Ⅱ)的适宜p H值为4~6,达到吸附平衡所需时间随着Hg(Ⅱ)初始浓度的增加而延长;吸附过程符合准二级吸附动力学模型,颗粒内扩散不是控制吸附速率的唯一因素;吸附平衡符合Langmuir模型,饱和吸附量为0.305 1 mmol/g。利用文冠果种皮吸附水中Hg(Ⅱ),以废治污,具有一定的利用前景。     

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。     

铜绿假单胞菌吸附剂对水中菲-铜复合污染的吸附研究

为研究铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)吸附剂对菲-铜复合污染的吸附性能,探讨菲、铜复合污染对吸附效果的影响。通过研究复合污染条件下菲、铜吸附系数的变化,复合体系中温度等对菲、铜去除的影响。研究发现复合体系可显著影响细菌吸附剂对菲、铜的吸附性能,吸附剂浓度为0.5 g·L-1,pH=5.0,温度为25℃条件下,吸附剂对菲的吸附量达1.15 mg·g~(-1),较单一体系提高了16.84%;对铜的吸附量为4.70 mg·g~(-1),较单一体系降低了5.50%。随着铜浓度的增加(0～5 mg·L-1),菲的吸附系数Kd从2.54 L·g~(-1)增加到4.73 L·g~(-1);随着菲浓度的增加(0～1 mg·L-1),铜的吸附系数KL从4.89 L·mg~(-1)增加到5.06 L·mg~(-1)。复合体系中,吸附剂对菲和铜的吸附系数均随着温度的增加而减小。扫描电镜(SEM)结果显示,吸附剂吸附菲前后表面样貌没有发生显著变化;而吸附铜离子后,细菌表面呈现明显的凹凸。傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析表明,铜离子的吸附与细菌细胞的叁键和累积双键官能团相关,进而影响了细菌吸附剂对复合污染的吸附。     

改性山核桃外果皮对孔雀石绿的吸附性能研究

以改性山核桃外果皮为吸附剂,考察p H值、吸附剂用量、温度等对孔雀石绿(MG)吸附性能的影响及吸附动力学、热力学性质。结果表明,在改性山核桃外果皮用量为1.0 g/L、初始孔雀石绿浓度50 mg/L、吸附温度298 K、吸附时间360 min及保持溶液原始p H值条件下,MG去除率可达99.09%;改性山核桃外果皮对MG的吸附符合准二级动力学模型和Langmuir等温模型,是一个自发进行的放热过程。