氧化石墨烯改性海藻酸钠凝胶球的吸附性能

以海藻酸钠为基质、氧化石墨烯为改性添加剂,采用离子交换法制备了复合凝胶球,并将此凝胶球作为吸附剂,研究了吸附剂用量、pH值、温度和染料初始质量浓度对复合凝胶球去除水中亚甲基蓝染料的影响。结果表明:当吸附剂用量为4g、pH值为7、温度为45℃、亚甲基蓝初始质量浓度为40mg/L时,由Langmuir方程计算得凝胶球对亚甲基蓝的最大吸附容量为90.91mg/g。动力学研究表明,准二阶模型能够更好地拟合实验数据;等温吸附试验研究表明,Freundlich模型较好地拟合了实验数据;热力学研究表明该吸附过程是一个自发的吸热过程。凝胶球可循环再生,成本低廉,在染料废水治理方面有良好的应用前景。     

阳离子壳聚糖对铅·汞离子吸附性能的研究

通过阳离子壳聚糖对铅、汞离子的吸附试验和共吸附试验研究了阳离子壳聚糖对铅、汞离子吸附时间、温度、pH值等影响因素及由相关实验所得到的最佳吸附条件求得的吸附方程。结果表明,阳离子壳聚糖对汞、铅单独存在时的最大吸附量分别为1.31、1.14mmol/g;阳离子壳聚糖对共存汞、铅离子的最大吸附容量分别为0.96、0.42 mmol/g,阳离子壳聚糖在汞、铅离子共存时优先吸附汞离子,且总吸附量略有提高。     

小麦秸秆生物炭对铅离子的吸附性能及小白菜中铅累积含量的影响

为探究小麦秸秆生物炭对重金属铅的吸附性能及吸附后对重金属的固定效果,开展了240℃热解小麦秸秆制备的生物炭对铅离子的吸附性能和对土壤中铅离子的固定效应及小白菜中铅累积含量的影响试验。结果表明,小麦秸秆生物炭对铅离子以化学吸附为主要过程,在298.15 K和323.15 K条件下的平衡吸附量分别为45.02 mg/g和51.05 mg/g;通过小白菜种植试验,生物炭在土壤中添加量大于1%时,小白菜含铅量小于0.1 mg/kg,且小白菜中铅含量随着生物炭用量的增加而减少,为解决铅离子污染的土壤问题提供了基础数据。     

废弃茶叶渣对铅离子的吸附研究

采用普通室内吸附实验方法,考察了铅离子原始浓度、加入茶渣量、废水的温度、pH及浸泡时间等对吸附的影响,在研究废水的pH、温度和浸泡时间这3种影响因素时,采用了正交实验法,得出茶叶渣对铅离子最佳的吸附条件.结果表明,当废水的pH为2、温度为60℃、浸泡时间为3 h时,茶叶渣对铅离子的吸附最佳.且废水的pH对吸附效果的影响最大,浸泡时间次之,温度的影响最小.     

黄柏残渣对铅离子吸附能力的试验研究

探索中药黄柏残渣对铅离子的吸附能力。采用原子吸收法测定不同温度和不同吸附时间的黄柏残渣对污水中铅离子的吸附能力。黄柏残渣在50℃对铅离子的吸附能力基本达到饱和,此时的吸附率为73．53％;吸附时间为90min时,吸附能力基本达到饱和,吸附率为57．82％。本研究初步证实黄柏残渣对铅离子具有较好的吸附能力,为其作为污水处理的吸附剂提供了试验基础。     

海藻酸钠凝胶球对水中无机磷的吸附性能

利用一定质量分数的海藻酸钠(SA)滴入Ca2 、Fe3 等溶液中会形成规则球形的特性制备凝胶球,用于处理含磷废水。研究了不同凝胶球的除磷特性及除磷效果,并对腐殖酸与无机磷混合溶液进行吸附研究。实验结果表明,凝胶球对无机磷具有很强的吸附性能,该技术具有工艺简单、处理效率高、速度快等优点。吸附时间16h,海藻酸钠—钙—铁(Ⅲ)凝胶球对200mL(TP=50mg/L)的模拟污水去除率接近50%,海藻酸钠—铁(Ⅲ)凝胶球对磷的去除率可接近97%。海藻酸钠—钙—铁(Ⅲ)凝胶球在酸性条件下比较稳定,在碱性条件下易被分解。Langmuir型方程式可以较好地描述海藻酸钠—钙—铁(Ⅲ)凝胶球对磷的吸附行为,最大吸附量为1428.6mg/g,海藻酸钠最佳制备质量分数为2%。研究结果还表明,海藻酸钠—钙—铁(Ⅲ)凝胶球可以选择性去除与腐殖物质共存水体中的磷。     

磁性壳聚糖微球的制备及对Cr(Ⅵ)的吸附研究

[目的]成功制备磁性壳聚糖(MCTS)并进行结构表征,探讨其对Cr(Ⅵ)的吸附能力。[方法]采用红外光谱与扫描电镜对MCTS进行结构表征,考察了Cr(Ⅵ)初始浓度、MCTS投加量、吸附时间、温度对吸附效果的影响。[结果]当Cr(Ⅵ)初始浓度为10 mg/L,MCTS投加量为0.05 g,吸附时间为70 min,水浴温度控制为45℃时,不调节pH,去除率最大可达98.6%。[结论]MCTS已经成功制备,其对Cr(Ⅵ)具有较好的吸附效果。     

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。     

铅离子印迹磁性材料的制备及其对Pb(Ⅱ)的吸附去除研究

[目的]制备铅离子印迹和非印迹磁性材料,研究两种材料对Pb(Ⅱ)的吸附去除行为,考察两种材料对Pb(Ⅱ)的吸附选择性,探索其脱附和循环利用性.[方法]采用透射电镜、红外光谱、X射线衍射光谱和能量色散谱等方法对两种材料的形貌和结构进行表征;采用静态吸附法,以原子吸收为检测手段,探讨了pH值、反应时间及Pb(Ⅱ)初始浓度等因素对Pb(Ⅱ)吸附能力的影响;采用Langmuir等温吸附模型和Ho准二级动力学方程对其进行热力学和动力学模拟研究;以Cd(Ⅱ)为竞争离子,研究两种材料对Pb(Ⅱ)吸附选择性;以硝酸为脱附试剂,考察其脱附和循环利用性.[结果]1)与Fe3O4 10 nm的粒径相比,铅离子印迹磁性材料粒径增至80～90 nm;两种材料红外光谱图中557 cm-1处出现强吸收峰,证实Fe-O键存在,2 940 cm-1和1 084 cm-1处的吸收峰证实C-H和Si-O键存在;X射线衍射光谱图显示,它们都具有Fe3O4晶型及SiO2壳层;能量色散谱结果显示,它们主要构成元素为C、O、Si、S和Fe,说明Fe3O4磁核已被SiO2包覆,且巯基已成功键合至两种材料的表面.2)在低酸度时Pb(Ⅱ)基本不被两种材料吸附;当pH值从3增至7时,吸附率不断增大并达到最大,且非印迹材料对Pb(Ⅱ)的吸附率低于印迹材料对Pb(Ⅱ)的吸附率.3)铅印迹磁性材料对Pb(Ⅱ)的吸附量随时间的增加而升高,最后达到平衡吸附.4)随着溶液中Pb(Ⅱ)初始浓度的增加,铅印迹磁性材料对Pb(Ⅱ)的吸附量先是急剧上升,然后达到饱和吸附.5)铅印迹磁性材料对Pb(Ⅱ)的吸附动力学和热力学分别符合准二级吸附模型和Langmuir等温吸附模型.6)铅印迹磁性材料对Pb(Ⅱ)/Cd(Ⅱ)选择吸附系数K为29.75,对Pb(Ⅱ)/Cd(Ⅱ)的相对选择系数是非印迹磁性材料的5.86倍,说明该材料对Pb(Ⅱ)具有良好的吸附选择性.7)研究了HNO3对保留在铅印迹磁性材料上Pb(Ⅱ)的脱附影响,结果显示0.5 mol·L-1 HNO3可定量脱附Pb(Ⅱ),且材料可重复使用5次而脱附率无变化.[结论]在pH 7、反应时间为60 min及Pb(Ⅱ)初始质量浓度为10 mg·L-1时铅印迹磁性材料对Pb(Ⅱ)的最大吸附容量可达38 mg·g-1,可有效去除水中Pb(Ⅱ);该材料对Pb(Ⅱ)具有一定的选择性且具有很好的再生性.     

磁性羧甲基纤维素基水凝胶的制备及其对Cu^2+的吸附行为

以羧甲基纤维素、β-环糊精和Fe3O4粒子为主要原料,采用接枝共聚法,制备了具有高吸附性能的磁性羧甲基纤维素基水凝胶(MHG)。采用FTIR、SEM等手段对MHG的物化结构进行了表征,用静态吸附的方法研究了MHG在不同温度和不同Cu^2+溶液质量浓度中的吸附行为,采用准一阶方程、准二阶方程对其吸附过程进行拟合。结果表明:MHG对蒸馏水的吸水量可高达5767 g/g,具有超优良的吸水效果。在不同质量浓度的Cu^2+溶液中,吸附量随着Cu^2+溶液质量浓度的升高而增多;当吸附温度为20~40℃时,MHG对Cu^2+的吸附量在吸附初期随着吸附温度的升高而增加,后期吸附量随吸附温度的增加变化不大。MHG对Cu^2+的最高吸附量可达465 mg/g,是一种优良的重金属离子吸附剂。     

改性棕榈树纤维生物质炭的制备及其对溶液中Pb2+的吸附性能分析

为提高生物质炭对重金属的吸附性能,以棕榈树纤维为原材料制备了棕榈树纤维生物质炭(NPB)、KOH活化正交优化生物质炭(PB)及负载改性纳米二氧化硅生物质炭(PBS)。分别采用红外光谱、扫描电镜等对制备的生物质炭进行表征,比较了其碘吸附值大小及对水中Pb~(2+)的吸附效果,并分析了吸附动力学和等温吸附特性。结果表明:PB、PBS较NPB增加了表面吸附位点,比表面积、总孔体积及最大吸附容量显著增加,PB吸附Pb~(2+)的过程符合准二级动力学模型,PBS吸附Pb~(2+)的过程符合准一级动力学模型,PB、PBS对Pb~(2+)的最大吸附容量分别为110.89、151.63 mg·g~(-1);通过比较Langmuir和Freundlich模型拟合方程相关参数可知,PB、PBS对Pb~(2+)的吸附过程为匀质、单双层同时进行,更加符合Langmuir方程。研究表明,PBS对Pb~(2+)的吸附性能最好(较PB吸附性能提升了1.37倍),负载改性效果显著,具有良好的应用潜力。     

施用猪炭对土壤吸附Pb2+的影响

利用650℃高温炭化炉热裂解病死猪,制成生物质炭（猪炭）;通过批处理恒温振荡平衡法探索施用不同质量分数（0,1%和5%）的猪炭对熟化红壤和新垦红壤吸附溶液中铅离子（Pb2+）的影响。结果表明:施用猪炭能显著提高土壤pH值和阳离子交换量（P < 0.05）;土壤对Pb2+的吸附量随猪炭施用量的增加而增大,施用猪炭的熟化红壤吸附容量为12.71~14.49 mg·g-1,较未施加猪炭对照提高了12.2%~27.9%;施用猪炭的新垦红壤吸附容量为7.15~11.45 mg·g-1,较未施加猪炭对照提高了39.7%~123.8%,说明对有机质质量分数较低的新垦红壤施加猪炭,土壤吸附Pb2+性能的提高效果更明显。与未施猪炭的对照相比,施加质量分数为1%的猪炭时,熟化红壤和新垦红壤对Pb2+吸附能力分别提高1.21倍和1.40倍,施加量为5%时,熟化红壤和新垦红壤对Pb2+吸附能力分别提高1.28倍和2.24倍。由此认为猪炭有助于土壤对Pb2+的吸附和固定,施用质量分数5%的猪炭能有效提高土壤对Pb2+的吸附。     

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。     

猕猴桃木生物质炭对溶液中Cd2+、Pb2+的吸附及应用研究

为探讨生物质炭对废水中重金属的吸附性能,以猕猴桃修剪枝为原料制备生物质炭,通过静态吸附法研究了其对复合溶液中Cd²⁺、Pb²⁺的吸附,探究了溶液初始浓度、吸附时间、pH值及生物质炭投加量对溶液中Cd²⁺、Pb²⁺吸附效果的影响,同时采用扫描电镜（SEM）和傅里叶红外光谱（FTIR）对吸附前后的生物质炭结构进行了表征,并讨论了其对养殖废水和垃圾渗滤液中Cd²⁺和Pb²⁺的吸附能力。结果表明：猕猴桃木生物质炭具有多孔结构和多种表面官能团。Cd²⁺、Pb²⁺的最优吸附条件是pH为4~6,120 min吸附达到平衡,最佳投加量分别为4.0、3.0 g·L^-1,最大吸附量分别为9.35、65.9 mg·g^-1。生物质炭对Cd²⁺、Pb²⁺的吸附过程用准二级动力学方程能较好地描述;在25℃条件下,生物质炭对Cd²⁺的吸附用Langmuir方程能更好地描述,其理论最大吸附量达13.1 mg·g^-1,而生物质炭对Pb²⁺的吸附过程用Freundlich方程能更好地描述。猕猴桃木生物质炭可作为处理轻度重金属复合污染废水的吸附剂。     

不同热解温度生物炭对Pb(Ⅱ)的吸附研究

以稻壳(RH)和棉花秸秆(CS)为原料,在300、400、500、600、700℃下制备了生物炭,研究不同添加量、不同初始pH、吸附时间对生物炭吸附水溶液中Pb~(2+)的影响。结果表明:生物炭添加量越大对Pb~(2+)的去除效果越好;热解温度越高,达到同样去除效果所需生物炭的量越少;吸附效果与溶液的pH呈正相关,pH在4~7的范围内,高温生物炭去除Pb~(2+)的效果更好。生物炭对Pb~(2+)的吸附更符合拟二级动力学模型(R~2≥0.992),热解温度越高,吸附速率越快,同时中温(500℃)和高温(600、700℃)生物炭对Pb~(2+)的平衡吸附量不低于49.0 mg·g~(-1)。制备稻壳和棉花秸秆生物炭较合适的温度是500℃。     

纳米Fe3O4负载酸改性炭对水体中Pb2+、Cd2+的吸附

为探讨纳米Fe₃O₄负载联合硝酸改性椰壳炭对Pb²⁺、Cd²⁺单一及复合溶液的吸附特性,通过静态吸附实验,针对吸附剂的表面特性、投加量、溶液初始pH、吸附时间、重金属初始浓度等影响因素进行了探讨,应用等温吸附模型及吸附动力学模型对吸附特性进行了研究。结果表明,纳米Fe₃O₄负载酸改性炭比表面积较未改性椰壳炭增加了221.03 m²·g^-1,表面含氧官能团如O-H、C=O、C-O-C增加,芳香性增强,等电点提高至5.68。从经济效率角度考虑5 g·L^-1为合理吸附剂用量,pH为5.0时,吸附效果最好,吸附在4 h达到平衡。准二级动力学模型对吸附的拟合度更高,吸附主要是化学吸附,吸附由快速外扩散和颗粒内扩散共同作用,Pb²⁺、Cd²⁺的吸附分别更符合Langmuir和Freundlich等温吸附模型。纳米Fe₃O₄负载酸改性椰壳炭对Pb²⁺、Cd²⁺的最大吸附量（Q_m）分别达42.54 mg·g^-1和25.79 mg·g^-1,为未改性椰壳炭的1.87倍和2.23倍,复合溶液中Pb²⁺、Cd²⁺的Q_m分别为单一溶液的65.16%和54.21%,这揭示了离子共存条件下的吸附竞争现象。研究表明,纳米Fe₃O₄负载联合硝酸改性提高了椰壳炭对Pb²⁺、Cd²⁺的吸附能力,且Pb²⁺的吸附性能及吸附竞争性优于Cd²⁺。     

生物炭/凹凸棒石复合材料对铅镉的吸附

为探讨生物炭/凹凸棒石复合材料对废水中重金属的吸附效果与作用机理,以水稻、小麦秸秆与凹凸棒石为原料,在缺氧条件下热解制备生物炭/凹凸棒石复合材料。通过批量吸附实验研究时间、浓度及pH等因素对复合材料吸附溶液中Cd²⁺和Pb²⁺的影响,利用SEM、BET、XRD、FTIR等方法对吸附前后的复合材料进行表征分析,从定性和定量的角度分析其作用机理,明确主导吸附机制。结果表明：准二级动力学和Langmuir等温模型更符合复合材料对Cd²⁺和Pb²⁺的吸附过程。与原始生物炭和凹凸棒石相比,水稻秸秆与凹凸棒石比例为5∶1时制备的复合材料RABC5-1和小麦秸秆与凹凸棒石比例为3∶1时制备的复合材料WABC3-1具有更好的吸附效果,对Cd²⁺的最大吸附量分别为132.97 mg·g^-1与132.39 mg·g^-1,对Pb²⁺的最大吸附量分别为222.60mg·g^-1与220.55 mg·g^-1。机理分析表明,复合材料对Cd²⁺和Pb²⁺的吸附机理主要包括沉淀作用、官能团络合作用、离子交换作用和阳离子-π作用。定量分析进一步证明,沉淀作用在RABC5-1、WABC3-1吸附Cd²⁺的过程中所占比例分别为84.6%、77.3%,在吸附Pb²⁺的过程中所占比例分别为82.0%、78.3%,是复合材料吸附重金属的主要机理,其次为阳离子交换作用,官能团络合作用和阳离子-π作用对吸附的整体贡献率较小。研究表明,复合材料RABC5-1与WABC3-1具有良好的吸附Cd²⁺和Pb²⁺的性能,是一种极具潜力的吸附材料,且沉淀作用是复合材料吸附重金属的主导机制。     

蒙脱土-稻壳炭复合材料对Pb(Ⅱ)吸附特性研究

采用静态吸附实验,研究蒙脱土-稻壳炭复合材料对Pb~(2+)的吸附动力学和热力学特性,并考察吸附剂用量、共存离子及pH等因素对该复合材料吸附Pb~(2+)的影响。结果表明,复合材料对Pb~(2+)的吸附特性符合准二级动力学模型,等温吸附过程能较好地以Freundlich模型进行拟合,且是以物理吸附为主的自发的吸热反应。复合材料对Pb~(2+)的吸附量随吸附时间的延长先快速增加,后缓慢增加最终达到吸附平衡,且随着复合材料投加量的增加,Pb~(2+)的去除率增大。复合材料对水溶液中Pb~(2+)的吸附性能在pH为5时较好,吸附量达52.79 mg·g~(-1);不同浓度Ca~(2+)、Mg~(2+)均会对Pb~(2+)的吸附反应产生抑制作用,且Mg~(2+)的抑制作用更强。     

改性蛇纹石对Pb2+的吸附机理及吸附条件优化

为提升蛇纹石对污染物Pb²⁺的去除效果,实现废水中Pb²⁺的高效去除,本研究将天然蛇纹石矿物高温改性,探究改性后蛇纹石对Pb²⁺的吸附机理、解吸情况及蛇纹石用量、溶液的初始pH、蛇纹石粒径大小和吸附时间对吸附量和Pb²⁺去除率的影响,并通过Box-Behnken响应面法优化改性蛇纹石吸附Pb²⁺的实验条件。结果表明：改性蛇纹石吸附性能明显提升,理论最大饱和吸附容量更高,二者吸附过程均更符合Freundlich等温吸附模型和准二级动力学模型,且吸附过程为自发吸热进行的。改性蛇纹石吸附Pb²⁺的机理主要为蛇纹石裂解产生的Mg²⁺与溶液中溶解的CO₂结合形成MgCO₃,MgCO₃与溶液中的Pb²⁺发生溶积置换生成PbCO₃沉淀;Pb²⁺与改性后蛇纹石表面形成的高能键结合,以Pb（NO₃）₂·Si-O、PbO·O-Si-O配合物的形式吸附在蛇纹石表面。改性蛇纹石在溶液中Pb²⁺的解吸量及解吸率均较低,改性蛇纹石对Pb²⁺的吸附情况较为稳定,Pb²⁺不易被解吸出来。改性蛇纹石对溶液中Pb²⁺最佳吸附条件为固液比为1∶200（m∶V）,pH=5.5,粒径为140目,吸附时间为36 h,此时吸附量及Pb²⁺去除率分别为15.26 mg·g^-1、79.89%。研究表明,改性蛇纹石对Pb²⁺吸附性能明显提升,具有较高吸附容量且吸附较为稳定不易解吸,对去除废水中Pb²⁺具有潜在应用价值。     

氨基化磁纳米Fe3O4对铅离子的吸附研究

采用水热法制备了一种氨基化磁纳米Fe3O4粒子,并采用X-射线衍射、透射电镜和红外光谱对该材料进行了表征。研究了氨基化磁纳米Fe3O4在不同pH、反应时间、添加量和初始金属离子浓度下对Pb2+的吸附能力。结果表明:在pH 8.5、分析时间为10 min时对Pb2+的吸附率可达90%以上;随着氨基化磁纳米Fe3O4添加量的增加,其对Pb2+的吸附能力也增强;随着Pb2+初始浓度的增加,氨基化磁纳米Fe3O4对Pb2+的吸附率降低。氨基化磁纳米Fe3O4对Pb2+的吸附动力学和热力学分别符合准二级吸附模型和Langmuir等温吸附模型。不同浓度盐酸对保留在氨基化磁纳米Fe3O4上的Pb2+的脱附影响研究结果显示:0.1～2.0 mol.L-1盐酸对氨基化磁纳米Fe3O4材料的脱附率均可达到85%以上,说明该材料具有循环利用的可能。