DTAB修饰不同模式两性膨润土的热力学和表征

为了探究阳离子型修饰剂修饰不同模式两性膨润土的热力学和表面特征,采用十二烷基三甲基溴化铵(DTAB,简写为DT)对不同十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12,简写为BS)修饰模式膨润土进行复配修饰,研究其吸附热力学和温度效应,并分析BS和BS+DT修饰土样总有机碳(TOC)含量和比表面积(S_(BET))、X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)、热重(TG)和扫描电镜(SEM)的特征。结果表明:DTAB吸附量、温度效应比(S_(40)/S_(20))的转折点均随膨润土表面BS疏水修饰的增强而减小。20~40℃范围内,CK(膨润土)对DTAB的吸附为增温正效应,不同模式BS膨润土对DTAB的吸附呈增温负效应。CK和不同模式BS膨润土对DTAB的吸附均属于自发反应。随BS疏水修饰的增强,反应自发性增强,且由吸热、熵增(CK)转为放热、熵减过程。随着BS和DT疏水修饰的增强,土样TOC含量、晶层间距(d_(001))均增大,而S_(BET)减小。TG、FTIR和SEM特征均证实了DTAB在BS膨润土表面的修饰。     

苯酚在BS-Tw80复配修饰膨润土和高岭土上吸附的比较

以不同阳离子交换量(CEC)的膨润土和高岭土为基质,采用两性表面修饰剂十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12)+非离子表面修饰剂吐温80(Tw80,T)进行复配修饰,以批处理法对比研究了不同修饰比例、温度、离子强度和pH条件下,两性复配修饰膨润土和高岭土对苯酚吸附的效果,并从吸附等温线、温度效应和热力学角度探讨比较了吸附机制.结果表明,土样CEC是影响复配修饰土样对苯酚吸附的关键因素,相同比例两性复配修饰的膨润土对苯酚吸附量均高于高岭土.不同因素对于复配修饰膨润土和高岭土吸附苯酚的影响总体具有良好的一致性,复配修饰均显著增强了膨润土和高岭土对苯酚的吸附能力,两种不同基质的50倍CEC的BS-12修饰基础上不同碳碳比例 Tw80(50BS+T)修饰土样随Tw80修饰比例加大对苯酚吸附量增大,100倍CEC的BS-12修饰基础上不同碳碳比例 Tw80(100BS+T)修饰土样随Tw80修饰比例加大对苯酚吸附量降低,复配修饰两种吸附基质对苯酚吸附量均随着温度、pH的升高而降低,随着离子强度的增大而升高.Henry模型适用于描述苯酚在各供试土样的吸附.BS+T复配修饰膨润土对苯酚的吸附决定于焓减和熵增,是多种吸附形式并重的吸附机制,而BS+T复配修饰高岭土是焓减决定的以疏水分配吸附为主的吸附机制.     

BS-12+DTAB复配修饰膨润土吸附Cr(Ⅵ)和Cd2+的研究

为了探究和比较两性+阳离子复配修饰膨润土对不同类型重金属离子[Cr(Ⅵ)和Cd~(2+)]的吸附效应及影响机制,采用阳离子型表面修饰剂十二烷基三甲基溴化铵(DTAB或DT)复配修饰两性表面修饰剂十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12或BS)修饰膨润土,批处理法研究各复配修饰土样对Cr(Ⅵ)和Cd~(2+)的等温吸附的异同,并对比温度、pH值和离子强度对吸附的影响。结果表明:各复配修饰膨润土对Cr(Ⅵ)和Cd~(2+)的吸附等温线均符合Langmuir模型。供试土样对Cr(Ⅵ)的平衡吸附量呈现BS+150DT(150%CEC的DTAB复配修饰膨润土)BS+100DTBS+50DTBS+25DTBSCK(膨润土)的趋势,且最大吸附量(qm)为205.67 mmol·kg-1(BS+150DT)。土样对Cd~(2+)的平衡吸附量表现为BSCKBS+25DTBS+50DTBS+100DTBS+150DT,其qm值为232.38 mmol·kg-1(100BS)。10~40℃范围内,CK、BS修饰土对Cr(Ⅵ)吸附量为增温正效应,而BS+DT复配修饰土对Cr(Ⅵ)吸附呈现自发、焓减和熵增的特征;各供试土样对Cd~(2+)的吸附均表现为自发、焓增和熵增的特征。随着pH值的升高,各修饰土样对Cr(Ⅵ)的吸附量均逐渐降低,而对Cd~(2+)的吸附量逐渐增加。离子强度增加不利于供试土样对Cr(Ⅵ)和Cd~(2+)的吸附。BS+DT复配修饰膨润土表面的电荷类型、电荷数量是决定Cr(Ⅵ)和Cd~(2+)吸附差异的主要因素。     

DTAB对两性膨润土的复配修饰机制和吸附菲的影响

复配修饰后的黏土对污染物具有卓越的吸附功能,为了探究阳离子型修饰剂对两性修饰土的复配修饰机制,并考察其对两性修饰土吸附有机污染物的影响,采用阳离子型表面修饰剂十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)对两性表面修饰剂十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12)修饰膨润土进行复配修饰,通过“S_DC”曲线变化和模型拟合结果判断复配修饰在土样表面的离子交换和疏水结合模式的变化,并验证了阳离子+两性复配修饰土样对菲的吸附效果。结果表明:DTAB对25%、50%和100%BS-12修饰土复配修饰存在离子交换和疏水结合两种模式,且分别在DTAB修饰比例31.15%、17.26%和2.40% CEC时开始出现疏水结合模式;单一BS-12修饰土对菲的吸附能力随BS-12修饰比例的增加而增强,25%BS-12+DTAB和50%BS-12+DTAB复配修饰土对菲的吸附能力均随DTAB修饰比例的增加而增加,而100%BS-12+DTAB复配修饰土对菲的吸附能力在不同DTAB复配修饰比例下差异较小;随着离子强度的增加,原土与BS-12修饰土对菲的吸附量显著增加,且0.1 mol·L^-1条件下最佳,而BS-12+DTAB复配修饰土无显著变化;DTAB+BS-12复配修饰土对菲的吸附能力与BS-12和DTAB的复配修饰比例以及菲的饱和吸附有关。     

不同复配修饰两性麦饭石对紫色土吸附Cu2+的影响

为了探索添加不同复配修饰两性黏土对紫色土吸附Cu~(2+)的影响,分别采用50%和100%CEC的阴离子型聚丙烯酰胺(APAM,简写为PA)、柠檬酸(CA)、乙二胺四乙酸(EDTA,简写为ED)和十二烷基磺酸钠(SDS,简写为SD)对50%CEC十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12或BS)修饰麦饭石进行复配修饰,并将复配修饰后的麦饭石以1%的质量比加入到紫色土(PS)中,形成PS50BS+PA(PS中添加1%的50%BS+PA修饰麦饭石,下同)、PS50BS+CA、PS50BS+ED、PS50BS+SD四类混合土样。批处理法研究各混合土样对Cu~(2+)的等温吸附和热力学特征,并对比不同pH值、温度和离子强度对Cu~(2+)吸附的影响。结果表明:不同混合土样对Cu~(2+)吸附等温线均呈"L"型且符合Langmuir模型。各混合土样对Cu~(2+)的最大吸附量qm在94.90～144.80 mmol·kg-1之间,表现为PS50BS+PA PS50BS+CAPS50BS+SD PS50BS+ED PSBS PS的趋势,且相同复配修饰模式下Cu~(2+)吸附量在100%复配修饰比例更佳。20～40℃范围内,除PS50BS+PA和PS50BS+SD以外,供试土样对Cu~(2+)的吸附量均随温度的升高而升高,增加幅度为8.29%～15.99%。pH值3～5范围内,各混合土样对Cu~(2+)的吸附量均随着pH值的升高而升高。各混合土样(除PS50BS)对Cu~(2+)的吸附量均随着离子强度的增加而降低,以0.01 mol·L~(-1)最佳。混合土样对Cu~(2+)的吸附为自发和熵增的过程,且除PSBS+PA和PS50BS+SD外的土样对Cu~(2+)的吸附为吸热反应。     

BS-CTMAB复配修饰膨润土对苯酚的吸附

采用两性表面修饰剂十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12)和阳离子表面修饰剂十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)复配修饰膨润土,通过批处理法研究了不同修饰比例、温度、pH和离子强度等条件下,复配修饰膨润土对苯酚的吸附规律和热力学特征,并探讨了其吸附机制。结果表明,CTMAB复配修饰显著增强了两性修饰膨润土对苯酚的吸附能力,30℃时吸附量呈现100BS+100CT(100%BS-12+100%CTMAB)100BS+50CT(100%BS-12+50%CTMAB)50BS+100CT(50%BS-12+100%CTMAB)100BS+150CT(100%BS-12+150%CTMAB)50BS+50CT(50%BS-12+50%CTMAB)100BS+25CT(100%BS-12+25%CTMAB)50BS+150CT(50%BS-12+150%CTMAB)50BS+25CT(50%BS-12+25%CTMAB)100BS(100%BS-12)50BS(50%BS-12)CK(原土)的顺序。当CTMAB复配修饰比例在0~100%CEC时,两性复配修饰土样对苯酚的吸附量随着修饰比例的增大而升高,而在100%~150%CEC阶段,吸附量则随CTMAB修饰比例的增大有所降低;修饰土样对苯酚吸附量随着温度、pH的升高而降低,在低浓度范围内,随着离子强度的增大而升高。Henry模型适用于描述苯酚在供试土样的吸附,供试土样对苯酚的吸附属于自发的物理吸附过程,吸附呈现焓减、熵增特征。     

BS+DT和BS+SDS复配修饰红壤对Cd2+吸附的比较

为了比较两性-阳离子和两性-阴离子复配修饰可变电荷土壤对Cd~(2+)吸附的差异,采用阳离子型表面修饰剂十二烷基三甲基溴化铵(DT)和阴离子型表面修饰剂十二烷基磺酸钠(SDS)分别对十二烷基二甲基甜菜碱(BS)两性修饰红壤进行复配修饰,以批处理法研究各供试土样的等温吸附及热力学特征,并对比了修饰比例、温度、pH和离子强度对吸附的影响。结果表明:阳、阴离子对两性修饰红壤的复配修饰具有相反的效应,BS+DT复配修饰红壤对Cd~(2+)吸附量随DT修饰比例的增加而减小,BS+SDS复配修饰红壤对Cd~(2+)的吸附量随SDS修饰比例的增加而增加。供试土样对Cd~(2+)饱和吸附量呈现出BS+SDSBSCK(红壤)BS+DT的规律,Sips模型能够较好地描述Cd~(2+)在各供试土样上的吸附机制。各供试土样对Cd~(2+)的吸附均呈现出吸热、熵增、自发的特征,低离子强度和高pH有利于Cd~(2+)的吸附。可变电荷土壤表面负电荷数量较少是造成阳、阴离子复配修饰对Cd~(2+)吸附差异的关键因素。     

BS-12和β-环糊精复配修饰膨润土及其对苯酚吸附性能的初步研究

【目的】研究两性表面修饰剂十二烷基甜菜碱(BS-12)和复配修饰剂β-环糊精(β-CD)复配修饰膨润土对苯酚的吸附性能,为有机物污染土壤的修复提供理论依据。【方法】在25℃下,采用批处理法,研究了膨润土原土对浓度为修饰比例25%CEC、50%CEC、75%CEC、100%CEC、125%CEC和150%CEC的BS-12,以及100%CEC的BS-12修饰膨润土对浓度为修饰比例25%CEC至150%CEC的β-CD的吸附特性;在此基础上,研究了膨润土原土、BS-12修饰膨润土、BS-12+β-CD复配修饰膨润土对苯酚的吸附量和吸附率。【结果】在25℃条件下,膨润土原土对BS-12的吸附率较高,在修饰比例为125%CEC时,BS-12吸附率达到96.97%;BS-12修饰膨润土对β-CD的吸附量随β-CD平衡浓度的增加先升高后降低,吸附率在100%CEC时最高,为30.37%。在苯酚平衡浓度相同时,不同修饰膨润土对苯酚的吸附量表现为BS-12修饰膨润土BS-12+β-CD复配修饰膨润土膨润土原土。【结论】两性表面修饰剂BS-12修饰膨润土对苯酚的吸附能力优于其他膨润土。     

两性-非离子表面修饰剂复配修饰塿土吸附Cd2+的动力学

【目的】研究两性表面修饰剂和非离子表面修饰剂复配修饰塿土对重金属Cd²⁺的吸附动力学特征,为两性-非离子表面修饰剂复配修饰塿土对重金属Cd²⁺的吸附特征和机制的研究提供理论依据。【方法】以原土,即未修饰塿土(CK)为对照,以十二烷基二甲基甜菜碱(BS)作为两性表面修饰剂,辛烷基酚聚氧乙烯醚(OP)作为非离子表面修饰剂,采用批处理方法,研究20,40 ℃时,BS单一修饰和不同比例BS与OP复配修饰塿土对Cd²⁺的吸附动力学。【结果】在20和40 ℃,BS-OP复配修饰土娄土吸附Cd²⁺的快速吸附阶段平均速度（V_f）分别表现为100% BS>50% BS≈50% BS+50% OP>100% BS+100% OP≈100% BS+50% OP>CK>50% BS+100% OP;100% BS>100% BS+50% OP>100% BS+100% OP>50% BS>50% BS+50% OP≈50% BS+100% OP>CK。BS修饰比例相同时,修饰塿土的V_f总体上随着OP修饰比例增大而下降;OP修饰比例相同时,随着BS修饰比例的增加,修饰塿土的V_f均增大。【结论】在两性-非离子表面修饰剂复配修饰土娄土对Cd²⁺的吸附过程中,BS起促进作用,OP起抑制作用,描述修饰塿土吸附Cd²⁺的较佳模型是双常数动力学模型。     

BS/DTAB复配修饰膨润土的表征及对苯酚、菲的不同吸附模式

为了探究总修饰比例对复配修饰膨润土表面结构特性及对不同疏水性的有机污染物(苯酚、菲)吸附模式的影响。采用十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)复配十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12)修饰膨润土,研究了复配修饰膨润土总碳和总氮含量、比表面(SBET)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)和扫描电镜(SEM)的特征,并分析了总修饰比例、表面特性及吸附量三者相关性。结果显示:红外图谱及电镜扫描均证实了DTAB在BS-12两性膨润土表面的修饰;随着总修饰比例的增大,复配修饰膨润土对苯酚及菲的吸附量增大,在总修饰比例超出150%CEC后吸附量开始下降;总碳含量、层间距(d001)变化规律与总修饰比例成正比,比表面积变化规律与总修饰比例成反比,且变化幅度均在总修饰比例超出150%CEC后增大。相关性分析结果表明,复配修饰膨润土对苯酚和菲的吸附能力由总碳含量决定,BS/DTAB复配修饰膨润土对苯酚吸附模式为分配吸附,而对菲的吸附模式为分配吸附和表面吸附共存的模式。     

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⁺。     

BS-DTAB复配修饰红壤对苯酚的吸附

为了探究复配修饰后,可变电荷类型的红壤与恒电荷土壤对苯酚的吸附差异,以红壤作为供试土样,在两性表面活性剂BS-12(十二烷基二甲基甜菜碱)修饰的基础上,以阳离子型表面活性剂DTAB(十二烷基三甲基溴化铵)复配修饰制备两性-阳离子复配修饰红壤,采用批处理法研究在单一苯酚及Cd2+复合条件下供试土样对苯酚的吸附效果,并分析不同修饰比例、温度、离子强度和pH的影响。结果表明,DTAB复配修饰增强了BS-12两性修饰红壤对苯酚的吸附能力,单一苯酚表现出在总修饰比例小于150%CEC时吸附量随着修饰比例的增加而递增;各修饰土对苯酚的吸附具有增温负效应;苯酚吸附量随着pH的升高而降低;随着离子强度的增大,苯酚单一处理时供试土样对苯酚吸附量减少,但苯酚和Cd2+复合处理时,则呈现先降低后升高的趋势。Henry模型能较好地拟合各修饰红壤对苯酚吸附的等温吸附数据,吸附以分配机制为主;供试土样对苯酚的吸附属于自发的物理吸附过程。复配修饰红壤的苯酚吸附量低于恒电荷土壤,其黏土矿物成分决定的低CEC是主要影响因素。     

两性修饰磁性膨润土的表征及其对苯酚的吸附

采用共沉淀负载Fe_3O_4法制备了磁性膨润土,并以两性修饰剂十二烷基二甲基甜菜碱(BS-12)对其进行两性有机修饰,在对样品进行分析表征的基础上,采用批处理法研究了BS-12修饰磁性膨润土对苯酚的吸附特征。结果表明,磁性膨润土及两性修饰磁性膨润土磁性良好并利于回收;膨润土负载Fe_3O_4后比表面积增加,两性修饰磁性膨润土的比表面积和孔容随BS-12修饰比例的增大而减小,粒径随修饰比例的增大而增大;BS-12修饰增大了磁性膨润土的C、N含量,在磁性膨润土上形成有机相。两性修饰磁性膨润土对苯酚的吸附量,随BS-12修饰比例和离子强度的增大而增加,随pH和温度的升高而减少。Henry模型适用于描述两性修饰磁性膨润土对苯酚的吸附,吸附以分配机制为主。     

壳聚糖、铁锰改性稻壳生物炭的表征及其Cd2+吸附性能研究

为改善稻壳炭对Cd²⁺的吸附能力，分别选用壳聚糖、硝酸铁与高锰酸钾对稻壳生物炭进行改性，成功制备了壳聚糖改性稻壳炭（C-BC）和铁锰改性稻壳炭（FM-BC），表征了各稻壳炭的基础理化性质，包括比表面积分析（BET）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线衍射表征（XRD），进行了动力学吸附实验和等温吸附实验，并在不同pH和投加量条件下，研究了改性生物炭对Cd²⁺的吸附量和去除率。结果表明：两种改性方式均减小了稻壳炭的比表面积和总孔隙体积； FM-BC含有Mn-O、Fe-O的特征官能团，此外改性前后稻壳炭的官能团类型基本不变；两种改性方式均使稻壳炭产生了对应的晶体结构变化。两种改性炭对Cd²⁺动力学吸附特征均符合准二级动力学模型，颗粒内扩散模型均分为3个阶段，对Cd²⁺等温吸附特征均符合Langmuir模型； C-BC和FM-BC的最大吸附量分别为25.51 mg·g^-1和16.25 mg·g^-1，是BC （14.97 mg·g^-1）的1.7倍和1.08倍。随着溶液pH增加，C-BC和FMBC的吸附量和去除率逐渐增加，且始终高于BC；随着投加量的增加，C-BC和FM-BC的Cd²⁺去除率逐渐增加，而吸附量逐渐降低。两种改性方式均能够在一定程度上提高稻壳炭对Cd²⁺的吸附能力，均以单分子层化学吸附占主导，C-BC的最大吸附量明显高于FM-BC，适度调整溶液pH和投加量可改善改性稻壳炭的Cd²⁺吸附效果。     

不同盐碱化土壤对NH4+吸附特性研究

为探求NH₄⁺在不同盐碱化土壤中吸附特性的变化规律,采用平衡吸附法分别从吸附行为与影响因素探究氮素在轻度、中度、重度盐碱化土壤中的吸附效果。结果表明： 3种供试土壤对NH₄⁺的吸附量随盐碱化程度的加深而增大,平衡吸附量为：重度盐碱化土壤 > 中度盐碱化土壤 > 轻度盐碱化土壤,吸附过程符合Langmuir吸附模型;准二级动力学方程能更好地描述不同盐碱化程度土壤对铵态氮吸附过程,吸附平衡时间为720 min;3种供试土壤对铵态氮的吸附反应均是自发、放热及混乱度增加的过程;背景液pH（3.0~9.0）范围内,3种供试土壤对铵态氮的吸附量随pH值上升而增大;添加不同浓度的Na⁺、Ca²⁺、Al³⁺溶液,3种供试土壤对铵态氮的吸附量随离子浓度的增加而减少。研究表明,提高溶液pH值能增强盐碱土对铵态氮的吸附能力;温度、离子价态增加则不利于吸附,土壤盐碱化程度提高,对铵态氮的吸附能力有所增强,限制了铵态氮的迁移,污染风险有所降低。     

改性烟末生物质吸附剂对水中NO3-的吸附特性与机理

为探究改性烟末生物质吸附剂对水中NO_3~-的吸附机理,以烟末为原料,通过吡啶催化法改性制备改性烟末生物质吸附剂(Modified Tobacco Powder Biomass Adsorbents,MTPBA),吸附水中的NO_3~-。根据X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱分析(EDS)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)对MTPBA的表征分析,结果显示:烟末改性后,表面Zeta电位、孔隙结构和纤维素上官能团的变化有利于吸附NO_3~-。采用静态吸附实验方法,研究MTPBA对水中NO_3~-的吸附特性,结果表明:当NO_3~-初始浓度为30 mg·L~(-1),MTPBA投加量为4.0 g·L~(-1),溶液p H=6.68,吸附时间为30 min时,MTPBA对水中NO_3~-吸附效果最佳。吸附过程与准二级动力学模型(R20.99)、Langmuir和Freundlich等温模型(R20.92)能较好地拟合,Langmuir拟合结果表明:MTPBA对水中NO_3~-有较高的吸附容量(Qmax=28.458 mg·g~(-1)),优于改性蒙脱石和生物炭。研究表明:MTPBA具有较高的吸附容量,优于改性蒙脱石和生物炭,其对NO_3~-的吸附机理以与叔胺基团的静电及离子交换吸附为主,多孔结构材料的物理吸附并存。