改性花生壳对水中Cd2+和Pb2+的吸附研究

用高锰酸钾对花生壳进行改性,制成改性花生壳吸附材料,并进一步就该吸附剂对水中重金属离子Pb2+、Cd2+的吸附去除性能进行了考察,结果表明,吸附在18h后基本达到平衡,吸附Pb2+和Cd2+最佳初始pH值分别为4.5和6.5,对Pb2+的吸附量最大达到104.75mg·g-1,对Cd2+的吸附量最大达到43.11mg·g-1。对Pb2+和Cd2+在该吸附剂上的竞争吸附研究结果表明,竞争吸附的干扰使得Cd2+的吸附量降低88.47%,Pb2+的吸附量降低20.80%,且Pb2+的吸附量为Cd2+的5~6倍,吸附剂对重金属离子的吸附选择顺序为Pb2+>Cd2+。     

块状花生壳吸附重金属的机理研究

为探究块状花生壳吸附Cd2+和Pb2+的机理,对吸附前后吸附质溶液pH值变化情况、吸附受溶液离子强度的影响及5种典型的解吸液对Cd2+和Pb2+的解吸效果进行了探讨,在此基础上,利用XPS(X-射线光电子能谱)和FTIR(傅立叶红外光谱)对吸附前后的花生壳进行了表征分析。结果表明,Cd2+是通过静电吸附等物理作用和外层络合等作用被吸附;Pb2+的吸附机理可能是静电吸附等物理作用、与H+发生离子交换及与含氧、含氮官能团外层络合。     

花生壳生物炭对硝态氮的吸附机制研究

以花生壳为原料,300℃热解条件下制得生物炭。通过批量平衡吸附试验,结合吸附前后FTIR、XPS图谱表征分析探索硝态氮(NO-3-N)在生物炭表面的吸附机制。结果表明,生物炭对NO-3-N的吸附显著受溶液pH值影响,当pH6时有利于吸附的进行。随溶液初始NO-3-N浓度增加,生物炭对其吸附量逐渐增加,在初始浓度800 mg·L-1的吸附体系中,最大吸附量达40 mg·g-1,Freundlich方程可较好地拟合(R2=0.975)生物炭对NO-3-N等温吸附过程,吸附为非均一的多分子层吸附;生物炭对NO-3-N的吸附可在30 min达到平衡,伪二级动力学方程能够较好地描述吸附动力学过程,表明吸附以化学吸附为主。FTIR、XPS图谱分析表明,生物炭表面分布的羟基(-OH)、芳香环羰基(-C=O)及脂肪族醚类(-O-)等官能团参与了吸附过程,且与之相连的C原子结合能均增加。结合生物炭表面金属离子分布状况,综合分析认为,通过氢键形成和金属桥键作用是生物炭对NO-3-N吸附的主要机制。     

不同原料生物炭对铵态氮的吸附性能研究

为探讨不同原料生物炭对铵态氮吸附量及吸附机制,以花生壳、玉米秆、杨木屑和竹屑为原料,在500℃下充N_2保护热解制备生物炭,通过电镜扫面图(SEM)与傅立叶红外光谱图(FTIR)表征NH_4~+-N在生物炭表面的吸附特征,结合批量平衡吸附试验,对比研究不同原料生物炭对NH_4~+-N的吸附性能。结果表明:吸附后生物炭表面附着颗粒或粉末物质,孔隙被填充,表面变得较为平坦。四种生物炭表面分布的-OH、-C=O、-C-O,以及花生壳生物炭与玉米秆生物炭表面的-CH_3、-CH_2、-O-参与了吸附;Langmuir方程可以较好地拟合四种生物炭对NH_4~+-N的等温吸附;吸附均在50 min内达到平衡,伪二级动力学方程均可以较好地描述生物炭对NH_4~+-N的动力学吸附过程;在溶液pH=7.00条件下,初始浓度为800 mg·L~(-1)的体系中,四种生物炭对NH_4~+-N的最大吸附量为9.5~15 mg·g~(-1),吸附能力大小为花生壳生物炭玉米秆生物炭竹屑生物炭杨木屑生物炭。研究表明,生物炭表面含氧官能团对吸附NH_4~+-N起到决定性作用,吸附为单分子层吸附,且由快速反应所控制,四种生物炭中吸附性最好的是花生壳生物炭。     

玉米秸秆生物炭对Cd2+的吸附特性及影响因素

以玉米秸秆生物炭为实验材料,研究了生物炭吸附重金属Cd2+的性能,分析了吸附温度、吸附时间、初始pH值以及生物炭粒径对吸附的影响,并对吸附前后生物炭样品进行傅里叶变换红外光谱分析(FITR)、X-射线衍射(XRD)和X-射线光电子能谱(XPS)表征以分析吸附机理。结果表明:玉米秸秆生物炭对Cd2+的吸附可用Langmuir等温方程较好地拟合,在不同温度下其饱和吸附量分别为18.49 mg·g-1(288.15 K)、23.51 mg·g-1(298.15 K)、23.59 mg·g-1(308.15 K)和24.43 mg·g-1(318.15 K),吸附动力学过程可以由准二级动力学方程很好地拟合,约40 min即达平衡,pH值为5时吸附量最大,生物炭粒径对吸附无明显影响。结构表征表明,生物炭对Cd2+的吸附机理主要为表面羟基(-C-OH)和羰基(-C=O)与Cd2+发生络合化学反应作用。     

改性白果壳对水溶液中重金属镉的吸附研究

为实现农林废弃物的资源化利用和开辟廉价、高效的重金属吸附剂,利用1%KMnO4溶液对白果壳进行化学改性,制备成KMnO4改性白果壳(命名为WSK),用于水溶液中Cd2+的吸附,研究温度、pH、反应时间、初始Cd2+浓度4个因素对WSK吸附Cd2+的影响,并通过模型拟合、电镜扫描(SEM)和红外光谱(FTIR)分析,对吸附机理进行了初步探讨。结果表明,WSK是一种理想的Cd2+吸附剂,其吸附性能受温度、pH、反应时间、Cd2+初始浓度的影响。吸附量与体系温度呈正相关,温度越高吸附量越大;随pH的增加吸附量先升高后降低,pH为5.5时,吸附效果最佳;在60 min后基本达到吸附平衡;随着Cd2+初始浓度的升高,WSK对水中Cd2+的吸附量逐渐增加,当Cd2+浓度为300 mg·L-1时,去除率为94.49%,基本达到吸附饱和。WSK对水中Cd2+的吸附符合Freundlich模型,决定系数R2为0.94,最大吸附量为119.76mg·g-1;吸附过程符合二级动力学吸附模型,R2为0.999 5。SEM照片显示WSK表面呈多孔结构,增加了WSK的比表面积、孔容及表面吸附位点,这有助于提高其吸附性能。红外光谱图分析表明,WSK主要靠-OH、-COO-、-NH-、C=O、-P=O、-CH-等离子活性官能基团与Cd2+配位结合,其中-COO-起重要作用。     

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。     

花生壳粉吸附模拟废水中Cd~(2+)·Pb~(2+)的研究

[目的]获得较为理想的花生壳粉作为吸附剂吸附水溶液中Cd2+、Pb2+的吸附条件,为花生壳的综合利用提供基础。[方法]采用花生壳粉为主要原料,对含Cd2+、Pb2+的模拟废水进行了吸附试验。[结果]试验结果表明,pH值、废水中Cd2+及Pb2+的初始浓度、吸附时间等因素均能影响花生壳粉对Cd2+、Pb2+的吸附效果。在Cd2+、Pb2+初始浓度均为30 mg/L、pH值为6、搅拌2 h、花生壳粉的投加量为0.25 g的条件下,Cd2+、Pb2+的去除率分别达到92.2%、90.0%。[结论]花生壳粉对Cd2+、Pb2+的吸附等温线符合Langmuir模式。     

甲醛改性花生壳吸附水中Cu2+的研究

以花生壳为原料,以甲醛为改性剂,对花生壳进行改性制备吸附剂,并用其吸附水溶液中的Cu<'2+>,考察溶液中的pH值、Cu<'2+>初始浓度、吸附时间、吸附剂粒径、温度及改性花生壳用量等因素对Cu<'2+>吸附效果的影响.结果表明,当温度为298 K、Cu<'2+>初始溶液浓度为25 mg/L时,在改性花生壳用量为5 g/L、溶液pH值为5.5、吸附时间为7 h的条件下,Cu<'2+>吸附量最大,达2.16 mg/g;改性花生壳对Cu<'2+>的吸附主要受颗粒内扩散过程的控制;在试验温度下,改性花生壳对Cu<'2+>的吸附平衡符合Freundlich等温方程;热力学研究表明,吸附焓变>0,反应吉布斯自由能<0,表明该吸附过程为自发进行的吸热过程.     

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。     

甲醇酯化改性花生壳吸附溴甲酚绿的研究

以花生壳为原料,甲醇为改性剂,制备了酯化改性花生壳吸附剂,并以其吸附水溶液中的溴甲酚绿,考察了溴甲酚绿的初始浓度、吸附时间、吸附剂粒径、温度等因素对改性花生壳吸附溴甲酚绿过程的影响。结果表明,当温度为293K、溴甲酚绿初始浓度为22.21 mg/L时,在改性花生壳用量为2 g/L、吸附时间为6 h的条件下,吸附量可达3.29 mg/g。酯化改性花生壳对溴甲酚绿的吸附符合拟二级速率方程。在试验温度下,甲醇酯化改性花生壳对溴甲酚绿的吸附平衡符合Langmuir和Freundlich等温方程,等量吸附焓变ΔH>0,反应吉布斯自由能变ΔG<0,表明该吸附过程为自发进行的吸热过程。     

ZnCl2改性花生壳对含铜废水的吸附研究

采用花生壳为原料,以50％氯化锌溶液为花生壳原料的活化剂,采用功率为640W的微波照射4min的改性方法制备成改性花生壳.结果表明:未改性花生壳对Cu2+的去除效果劣于改性花生壳.改性花生壳吸附Cu2+的最佳投加量为0.2 g,最适合的pH值为6,最佳的吸附时间为12h.其动力学行为符合Lagergren的准二级反应动力学模型.     

嗜麦芽窄食单胞菌去除水中芘-镉复合污染的特性

考察了嗜麦芽窄食单胞菌(Stenotrophomonas maltophilia)对芘的降解及对镉(Cd)的吸附,并初步探讨了其修复芘、Cd单一污染和复合污染的机理.结果表明,随着芘浓度的升高,S.maltophilia对芘的降解率先上升后下降,在浓度为2mg· L-1时,降解率最高,经4d达到65.74％.复合污染情况下,低浓度Cd(浓度小于0.5 mg· L-1)对菌降解芘没有显著的影响,当Cd浓度为5、10 mg·L-1时,则会抑制S.maltophilia降解芘,且不利于Cd的去除.扫描电镜(SEM)结果显示,S.maltophilia在各污染体系中基本能保持完整形态,芘、Cd复合污染体系对菌体毒性作用最强,可导致菌体表面凹陷,少量菌体出现胀破现象.傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析表明,随时间延长以及降解/吸附,芘-Cd会对S.maltophilia细胞表面基团产生影响.     

蜡状芽孢杆菌抗重金属性能及对镉的累积

所研究的蜡状芽孢杆菌RC可以在镉浓度为200mg·L-1的固体培养基平板上生长良好,表明菌株具有强抗镉的能力。该菌株在液体培养基中Cd2+、Cr3+、Pb2+浓度均为75mg·L-1和Mn2+浓度为100mg·L-1培养时,菌株生长正常。在重金属Cr3+、Pb2+、Mn2+存在时,采用红外光谱与原子吸收光谱分析菌株对Cd2+的积累,结果表明,培养基中其他重金属离子的加入,会影响菌株对Cd2+的积累率;当Cr3+存在时,Cr3+可以增加细胞壁上有效官能团活性,明显提高RC菌体对Cd2+的积累率,而其他重金属组合对Cd2+吸附积累能力影响不大;RC细胞壁上活性基团-OH、-NH-、-COOH、-PO34-和-M-O(O-M-O)活跃参与Cr3+、Pb2+、Mn2+和Cd2+多种重金属离子的络合作用。通过高温和十二烷基硫酸钠处理菌株进行质粒消除试验,未发现该菌株的抗镉性质与抗性质粒的存在相关。     

水热氢氧化钾改性花生壳对染料的吸附性能

为了实现花生壳的资源化利用,以氢氧化钾为活化剂,采用水热法制备了改性花生壳吸附剂,并将其用于罗丹明B染料的吸附,旨在达到以废治废的目的。通过正交试验对水热改性温度、时间和改性剂浓度进行优化,采用扫描电子显微镜和傅立叶变换红外光谱对吸附剂进行表征,并考察了吸附剂投加量、初始浓度及p H值对吸附剂吸附性能的影响。结果表明,在水热温度453 K、反应时间10 h、氢氧化钾质量分数2%条件下制备的改性花生壳对罗丹明B的吸附量最高;罗丹明B初始浓度为5 mg·L~(-1)、吸附剂投加量为1.5 g·L~(-1)、吸附时间120 min的条件下,对罗丹明B染料吸附率最高达93.50%。改性花生壳吸附剂对罗丹明B的吸附动力学过程符合伪二级动力学,Langmuir吸附等温方程能更好地描述吸附过程,主要为单分子层吸附,并且吸附热力学参数ΔH0、ΔG0,表明该吸附过程是一个自发吸热过程,以物理吸附为主。     

硝酸改性花生克吸附水中Pb2+的过程及机理研究

以硝酸为改性剂,对花生壳进行改性制备吸附剂,用改性花生壳吸附水溶液中的pb<'2+>,考察了溶液pH值、吸附时间、温度等因素对改性花生壳吸附Pb<'2+>效果的影响.结果表明,当温度为288 K、Pb<'2+>溶液初始浓度为10 mg/L、pH值为5.0时,在改性花生壳用量为4 g/L、吸附时间为60min的条件下,Pb<'2+>吸附量最大,可达1.69mg/g.硝酸改性花生壳对Pb<'2+>的吸附符合拟二级动力学方程,颗粒内扩散过程为吸附的主要速率控制步骤.在试验温度下,硝酸改性花生壳对Pb<'2+>的吸附平衡符合Freundlich等温方程,热力学研究表明,吸附焓变AH>O,反应吉布斯自由能AG相似文献   

游离和固定化香菇废弃菌柄处理含铅废水的比较研究

本研究针对水体中常见的铅污染问题,资源化利用香菇废弃菌柄,以聚乙烯醇-海藻酸钠(PVA-SA)为包埋剂制成廉价且易于工业应用的固定化香菇小球,对含Pb2+重金属废水进行净化处理.研究了环境因素包括吸附时间、pH、Pb2+的初始浓度和共存离子对香菇固定化前后Pb2+吸附性能的影响.结果表明,固定后的香菇对Pb2+的平衡吸附时间变长了(7 h＞1 h);最适宜pH值范围不变(5～7);共存离子Cd2+/Cu2+对固定化香菇Pb2+的吸附抑制作用较小,对游离香菇Pb2+的吸附抑制作用较强.热力学分析表明,Freundlich模型能较好地描述游离和固定化香菇对Pb2+的等温吸附过程,固定化香菇对Pb2+的理论最大吸附量明显高于游离香菇的理论最大吸附量(943 mg·g-1＞14.9 mg·g-1).模拟二级动力学模型能最好地描述游离和固定化香菇对Pb2+的动力学吸附过程.扫描电镜观察显示,Pb2+可以和香菇小球表面相互作用,以Pb2+沉淀的形式被吸附.红外光谱研究发现,在固定化香菇小球吸附Pb2+的过程中香菇细胞壁上的-OH、-CO、-CO-NH及PVA发挥了作用.     

不同类型粘土矿物对镉吸附与解吸行为的研究

[目的]揭示镉在土壤环境中的化学行为。[方法]采用批量吸附试验研究了4种不同类型的粘土矿物:蒙脱石、高岭石、针铁矿、三水铝石对镉的吸附与解吸特性,同时探讨了矿物用量及pH对镉吸附的影响。[结果]与Freundlich方程相比,Langmuir方程(R2>0.98)能较好的表征4种矿物对镉的吸附行为,说明矿物对镉的吸附是单层吸附。4种矿物对镉的最大吸附量大小为:蒙脱石(32.62mg·g-1)>针铁矿(11.52mg·g-1)>高岭石(7.99mg·g-1)>三水铝石(6.29mg·g-1)。4种矿物对镉的解吸率范围分别为:蒙脱石(19.99%~32.77%)、高岭石(13.48%~19.09%)、针铁矿(2.02%~3.48%)、三水铝石(1.09%~2.43%)。随pH升高蒙脱石、高岭石、针铁矿对镉的吸附量均呈增长趋势,而三水铝石基本保持不变。矿物用量在10.0g·L-1时,针铁矿对镉的吸附率达72.8%,与蒙脱石相近(79.1%)。[结论]针铁矿吸附率较高,而解吸率低,是一种较好的吸附剂。     

改性沸石对猪场沼液氮磷吸附特性与机理分析

针对猪场沼液氮磷含量高、有机污染严重、难以处理的问题,采用经氯化钠溶液改性沸石为载体对沼液中氮磷吸附特性和去除机理进行分析研究,考察了沸石投加量、吸附时间、沼液初始浓度等影响因素。结果表明:当沸石投加量为每100mL10g、吸附时间48 h时,最大氨氮去除率可达90.66%,氨氮饱和吸附量可达1.43 mg·g-1,最大总磷去除率可达85.97%,磷饱和吸附量可达0.16 mg·g-1。吸附后的沸石污泥含有大量氮磷元素,是一种优质缓释肥料。Freundlich、Langmuir方程均能较好地解析改性沸石的等温吸附过程,其吸附动力学符合准二级动力学模型,R2均达0.98以上。沸石对猪场沼液中有机态氮磷去除主要基于物理性吸附和沸石中的活性基团与有机官能团所产生的配位络合,无机态氮磷则主要以离子交换及吸附沉淀方式得以去除。     

不同官能团多壁碳纳米管对镉的吸附及细菌毒性

  目的  探讨不同官能团多壁碳纳米管对镉离子(Cd2+)的吸附作用,揭示多壁碳纳米管影响镉细菌毒性的机制。  方法  通过批量吸附平衡实验研究不同官能团(羟基化、羧基化、氨基化、未经修饰)多壁碳纳米管(MWCNTs)对Cd2+的吸附性能,通过细菌毒性实验评估不同官能团多壁碳纳米管和Cd2+对大肠埃希菌Escherichia coli的毒性效应。  结果  4种多壁碳纳米管对Cd2+的吸附能力从大到小依次为羧基化多壁碳纳米管、羟基化多壁碳纳米管、多壁碳纳米管、氨基化多壁碳纳米管,吸附性能与碳纳米管含氧量相关。多壁碳纳米管- Cd2+复合物细菌毒性低于游离Cd2+,随纳米管质量浓度增加(0~200 mg·L?1),羧基化多壁碳纳米管-Cd2+复合物作用下细菌存活率从67%提高到81%。  结论  不同官能团多壁碳纳米管对Cd2+的吸附量与碳纳米管含氧量呈正相关;多壁碳纳米管-Cd2+复合物细菌毒性低于游离Cd2+,认为多壁碳纳米管可降低游离Cd2+的细菌毒性。图4表2参26