负载铁盐膨润土对水中四环素的吸附性能

通过低温还原法制得负载铁盐膨润土(Fe-bent),采用X射线衍射法(X-Ray Diffraction)和红外光谱证实,氢氧化铁、钠铁矾等物质被负载于钠基膨润土上;且铁盐的负载使膨润土上活性基团特征峰位置及强度均发生改变。考察溶液pH值对Febent吸附去除水中四环素性能的影响,结果表明,当溶液pH值为6.24时,Fe-bent对四环素的去除率达93%,高于其他pH值。吸附动力学试验表明,Fe-bent对四环素吸附速率非常快,其动力学过程符合准一级模型。Fe-bent吸附四环素的吸附等温线符合Freundlich模型。红外光谱结果表明,四环素分子上的阳离子基团通过阳离子交换作用和吸附剂表面的负电荷结合被吸附去除。     

MnOx负载生物质炭对Cu2+、Zn2+的吸附机理研究

为研究MnO_x负载稻秆生物炭对水溶液中Cu~(2+)、Zn~(2+)的吸附机理,以水稻秸秆为原料制备生物炭(RBC),并用不同浓度KMnO_4溶液改性RBC制备MnO_x负载生物炭(MRBC),在此基础上研究50%MRBC对Cu~(2+)、Zn~(2+)吸附动力学、等温吸附-解吸、pH和投加量对其吸附的影响,结合扫描电镜、红外光谱表征分析吸附机理。结果表明:改性稻秆生物炭表面负载MnO_x,增大了吸附剂表面吸附位点,随KMnO4浓度升高能显著提高Cu~(2+)、Zn~(2+)吸附效果,50%MRBC对其吸附效果最佳;吸附动力学遵循准二级动力学模型,240 min基本达到吸附平衡;吸附等温线符合Langumir模型方程。50%MRBC吸附重金属的机理可能为:含氧官能团与重金属离子络合作用;金属离子与π电子发生阳离子-π作用;无机矿质元素(K、Ca、Mg等)与金属离子交换形成矿物晶体。     

丝瓜络固定生物氧化锰吸附重金属离子

为了考察丝瓜络固定生物氧化锰对不同重金属离子的吸附特性,本研究将锰氧化芽孢杆菌Bacillus cereus CP133固定于经过NaOH预处理的丝瓜络表面并合成生物氧化锰,制备复合生物吸附剂LIBMOs;通过扫描电镜(SEM)和傅里叶红外变换光谱(FTIR)分析LIBMOs的表面性质;考察LIBMOs对重金属离Pb~(2+)、Cd~(2+)、Cu~(2+)和Zn~(2+)的吸附特性。结果表明,NaOH预处理改善了丝瓜络的表面性质,提高了亲水性,使其能够高效地固定Bacillus cereus CP133和生物氧化锰微粒。NaOH预处理丝瓜络固定生物氧化锰的比例明显高于未经处理的天然丝瓜络,14 d后生物氧化锰固定化比例分别为79.66%和49.39%;采用Langmuir和Freundlich模型对LIBMOs吸附重金属离子的等温吸附实验数据进行拟合的结果表明,Pb~(2+)和Cd~(2+)的吸附行为同时符合Langmuir和Freundlich模型(R2 0.95),但Langmuir模型能更好地拟合LIBMOs对4种重金属离子的吸附行为(R2 0.98)。LIBMOs对Pb~(2+)、Cd~(2+)、Cu~(2+)和Zn~(2+)理论饱和吸附量(LIBMOs 2.0 g?L~(-1), pH 6.0和25℃时)分别为0.81、0.68、0.51 mmol?g-1和0.41 mmol?g-1。采用准一级动力学模型和准二级动力学模型对吸附动力学实验数据进行拟合,4种重金属离子的吸附动力学过程更符合准一级动力学模型(R20.95)。以上结果表明,用丝瓜络制备的LIBMOs可作为处理重金属废水的吸附剂。     

γ-聚谷氨酸水凝胶对Cd~(2+)、Pb~(2+)的吸附性能

以γ-聚谷氨酸(γ-PGA)为原料,乙二醇缩水甘油醚为交联剂,采用溶液聚合法合成了新型γ-PGA水凝胶重金属吸附剂(γ-PGA-GDE),并研究γ-聚谷氨酸水凝胶对Cd~(2+)、Pb~(2+)的吸附特性。采用傅里叶红外光谱及扫描电镜对吸附材料进行表征,同时研究pH值、温度、吸附时间和重金属离子初始浓度对γ-聚谷氨酸水凝胶吸附特性的影响。结果表明,pH值为5利于γ-聚谷氨酸水凝胶对重金属离子的吸附,温度对其吸附重金属离子影响不大。γ-聚谷氨酸水凝胶对Cd~(2+)、Pb~(2+)重金属离子的吸附速率非常快,符合准二级动力学方程。其对重金属的吸附符合langmuir等温式,对Pb~(2+)、Cd~(2+)饱和吸附量分别为526.22、255.54 mg/g,与试验值非常接近。γ-聚谷氨酸水凝胶经盐酸洗脱可再生,再生后可循环使用至少6次。     

香菇菌糠对重金属离子的吸附作用

为了探讨和研究治理环境中重金属污染的有效途径,以香菇菌糠为吸附剂吸附混合重金属(Cr~(3+)、Cd~(2+)和Pb~(2+))溶液中的重金属离子,通过单因素试验研究吸附时间、p H值、投料量、重金属溶液初始浓度和菌糠粒径对吸附效果的影响。结果显示,对于混合的重金属离子溶液,在固定试验温度25℃和振摇速率200 r/min条件下,综合最佳吸附条件为:吸附时间60 min,p H4.0,投料量5 g/L,菌糠粒径小于0.5 mm。混合重金属溶液中,重金属离子之间存在竞争吸附。菌糠对3种重金属离子的吸附作用符合Lagergern准二级动力学模型;等温吸附模型中Cd~(2+)符合Langmuir吸附模型,Cr~(3+)和Pb~(2+)符合Freundlich吸附模型。在适当吸附条件下,香菇菌糠对混合重金属溶液中Cr~(3+)、Cd~(2+)和Pb~(2+)都有较强的去除能力。     

铁锰氧化物改性铝污泥对Pb2+和Cu2+的吸附性能

【目的】以陕西杨凌某自来水厂铝污泥(Al-WTRs)为原料,对其进行改性,研究改性后铝污泥对Pb~(2+)和Cu~(2+)的吸附性能,以期为Al-WTRs的利用提供途径。【方法】采用KMnO_4和FeCl_2·4H_2O对Al-WTRs进行改性,制备铁锰氧化物改性铝污泥(M-Al-WTRs),采用比表面(BET-N2)、扫描电镜(SEM-EDS)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)等方法对改性前后Al-WTRs进行表征分析,并探讨不同pH、吸附时间、重金属初始质量浓度、温度和离子强度等条件下M-Al-WTRs对Pb~(2+)和Cu~(2+)的吸附性能。【结果】与Al-WTRs(9.10m~2/g)相比,M-Al-WTRs比表面积显著增大到100.8m~2/g;SEM-EDS、XRD、FTIR分析结果显示,M-Al-WTRs表面粗糙,且负载许多颗粒,并保持无定形态。M-Al-WTRs对Pb~(2+)和Cu~(2+)的吸附量随着pH的增加逐渐增大,最终趋于稳定,其中当pH=5时,M-Al-WTRs对Pb~(2+)和Cu~(2+)的吸附量分别为67.18和20.81mg/g,分别比Al-WTRs提高了109.1%和68.64%。M-Al-WTRs对Pb~(2+)和Cu~(2+)的吸附动力学符合准二级吸附动力学模型,吸附等温线符合Langmuir等温模型。热力学分析表明,M-Al-WTRs对Pb~(2+)和Cu~(2+)的吸附是自发、吸热、增熵的过程。M-Al-WTRs对Pb~(2+)和Cu~(2+)的吸附几乎不受离子强度的影响,属于专性吸附。【结论】成功制备了对Pb~(2+)和Cu~(2+)具有良好吸附效果的M-Al-WTRs。     

改性哈密钾长石对Pb2+的吸附特性

为了拓宽钾长石的利用途径,以合成氧化锌对哈密钾长石进行改性,用扫描电子显微镜、X射线衍射和X射线能谱分析方法对钾长石改性前后的变化进行表征。采用静态吸附试验考察了改性钾长石添加量、Pb~(2+)初始浓度、溶液初始pH值、吸附时间等因素对改性钾长石吸附溶液中Pb~(2+)的影响。研究结果表明,随着改性钾长石的增加,其对Pb~(2+)的吸附量呈下降趋势,但去除率呈增加趋势;Pb~(2+)质量浓度对吸附量有很大影响,吸附量随Pb~(2+)质量浓度升高而增大;溶液pH值为1~5时,改变pH值对改性钾长石吸附Pb~(2+)的影响显著;在240 min时吸附量趋于稳定。通过Langmuir、Freundlich和Redlich-Peterson等温方程进行拟合,发现Freundlich和Redlich-Peterson方程能较好的描述吸附过程。动力学和热力学拟合结果显示,双常数动力学模型拟合效果最好,表明Pb~(2+)的扩散速度是决定其吸附速率快慢的关键;△H0,表明Pb~(2+)在改性钾长石上的吸附为吸热过程,提高温度有利于吸附过程的进行;△G0,表明吸附为自发进行的过程。     

常规阳离子存在时Mg-Al-CO3 LDH对土壤中Cd吸附迁移的影响

层状双氢氧化物(Layered double hydroxide, LDH)是土壤中常见的矿物组分,而Na~+、K~+、Ca~(2+)和Mg~(2+)更是土壤溶液中的主要阳离子,它们共存条件下对重金属污染物在土壤中的行为过程影响如何是一个需要探讨的科学问题。通过批量静态吸附实验、动力学实验和室内土柱迁移实验,研究不同阳离子与Mg-Al-CO_3 LDH共存时对重金属Cd在土壤中吸附迁移的影响。运用伪二级动力学模型、Elovich模型及内扩散模型对吸附动力学数据进行拟合,并对Mg-Al-CO_3 LDH吸附Cd前后的样品进行红外光谱分析及X射线衍射分析,以探究其吸附机理。结果表明:Mg-Al-CO_3 LDH的存在使土壤pH升高,且Mg-Al-CO_3 LDH含有大量CO_3~(2-),使得土壤对Cd的吸附能力增强;阳离子类型不同时,无论土壤中是否含有LDH,其对Cd的吸附量均表现为阳离子价态越高,吸附量越小。伪二级动力学模型拟合效果非常好,R~2均接近于1,说明土壤对Cd的吸附能力与吸附位点有关;内扩散模型拟合结果揭示土壤对Cd~(2+)吸附的速率受液膜扩散、颗粒间扩散、化学反应等综合作用的控制。不同阳离子类型对Cd在土壤中吸附迁移的影响不同,Cd迁移能力表现为随背景阳离子价态升高迁移能力增强;Mg-Al-CO_3 LDH的存在抑制了Cd的迁移。红外光谱及X射线衍射分析表明,Mg-Al-CO_3 LDH对Cd~(2+)的吸附机理主要为Cd~(2+)与Mg-Al-CO_3 LDH上的CO_3~(2-)反应生成CdCO_3沉淀。Mg-Al-CO_3 LDH对不同阳离子的吸附机制不同,影响着重金属Cd在土壤中的吸附迁移过程。     

紫苏基活性炭对铅镉二元离子的吸附研究

以磷酸法制备紫苏基活性炭,通过对其进行磁性改性后用作吸附剂,考察活性炭投加量、吸附时间、初始溶液pH和重金属离子浓度等影响因素对二元溶液中Pb~(2+)和Cd~(2+)去除效果的影响。采用红外光谱(FTIR)对吸附剂的表面结构进行表征。结果表明,在50 mL pH=5的水溶液中,加入0.05 g活性炭吸附30 min后,其对Pb~(2+)和Cd~(2+)的吸附容量达到最大值,分别为141.805和46.083 mg/g,去除率分别高达99.77%和99.80%。吸附动力学分析结果表明,该活性炭对Pb~(2+)和Cd~(2+)的吸附满足准二级动力学模型。上述结果表明紫苏有望成为制备金属离子吸附剂的潜在材料。     

牛粪和核桃壳生物炭对水溶液中Cd2+和Zn2+的吸附研究

为有效去除水溶液中Cd~(2+)和Zn~(2+),以牛粪和核桃壳为原料,在不同热解温度下制取生物炭,采用等温吸附法和动力吸附法研究生物炭对水溶液中Cd~(2+)和Zn~(2+)的吸附效果和动力学特性,通过生物炭吸附前后的XRD和FTIR表征对比,探究其吸附机理。结果表明:生物质原材料的种类和热裂解温度是影响生物炭吸附效果的两大因素,牛粪生物炭比核桃壳生物炭吸附效果好,700℃制备的生物炭比300℃制备的生物炭吸附效果好;生物炭对Cd~(2+)和Zn~(2+)的吸附符合Langmuir方程;700℃制备的牛粪生物炭(DM700)对Cd~(2+)和Zn~(2+)的吸附性能最佳,饱和吸附量分别为117.5 mg·g~(-1)和59.4 mg·g~(-1),其吸附过程由快速吸附和慢速吸附两个阶段组成,符合准二级动力学方程;吸附机理主要是生物炭中的羟基和羧基与Cd~(2+)、Zn~(2+)间发生离子交换和络合反应,Cd~(2+)、Zn~(2+)被吸附后进一步生成CdCO_3和Zn_3(PO_4)_2沉淀。这说明,DM700具备作为水溶液中Cd~(2+)、Zn~(2+)吸附剂的潜力,本研究为生物炭去除水中重金属和土壤重金属污染的修复提供了理论依据与应用参考。