铁锰铈-PA6基静电纺吸附剂的制备及其对水中铅和铬的吸附性能

将铁锰铈(Fe-Mn-Ce)负载于PA6静电纺丝上制备抗团聚性强、吸附效果好且易分离回收的新型吸附剂Fe-Mn-Ce-PA6。扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)分析均显示Fe-Mn-Ce颗粒已成功负载到PA6静电纺丝上。吸附实验研究结果表明,Fe-Mn-Ce含量为25%时制备的吸附剂对水中Pb(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)具有良好的吸附效果,且其在Pb(Ⅱ)初始浓度为10mg/L,吸附剂投加量为0.2g/L,pH为6的条件下对Pb(Ⅱ)的去除率为98%;在Cr(Ⅵ)初始浓度为20mg/L,吸附剂投加量为0.2g/L,pH为6的条件下对Cr(Ⅵ)的去除率为98.5%。该吸附剂对Pb(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)的吸附等温模型均符合Freundlich模型,而吸附动力学行为分别符合准一级动力学模型和准二级动力学模型。循环再生实验表明,该吸附剂经五次循环后对Pb(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)依然可以保持良好的去除率。

熔盐改性氧化镁吸附剂制备及固定床低浓度CO_(2)吸附捕集

针对吸附法捕集烟道气CO_(2)成本和能耗较高问题,研究采用六水氯化镁和碳酸氢钠通过沉淀法制备碱式碳酸镁并煅烧制得氧化镁粉体,再通过硝酸钠和碳酸钠浸渍改性并成型为(Na NO_(3))_(0.1)-Mg O和(Na NO_(3))_(0.1)(Na_(2)CO_(3))_(0.05)-Mg O颗粒状吸附剂。采用X射线衍射等表征手段对两种吸附剂颗粒微观结构进行分析,并结合热重实验评估了CO_(2)吸附/解吸动力学和循环稳定性。进行了硝酸钠/碳酸钠改性氧化镁吸附剂颗粒填充床低浓度CO_(2)气体的吸附解吸实验研究,分析了氧化镁表面负载的硝酸盐和碳酸盐对低浓度CO_(2)条件下捕集的强化作用。结果表明,在300℃左右,硝酸钠能够在氧化镁表面形成熔盐层,显著强化了CO_(2)吸附性能;硝酸钠熔盐层内存在CO_(2)扩散阻力,需要一定的CO_(2)分压作为通过熔盐层所需的传质推动力,进而降低了低浓度CO_(2)吸附量;碳酸钠的添加可降低CO_(2)通过熔盐层所需的传质推动力,提高低浓度CO_(2)吸附量。

碳基吸附剂去除水体中磺胺类抗生素研究进展

近年来,抗生素类新污染物治理备受关注,开发环境中抗生素高效去除技术是环境、化学领域的研究热点之一。吸附作为一种高效、绿色环保的污染物去除技术,在抗生素去除中发挥了重要作用。磺胺类抗生素是一类广谱抗生素,性质稳定,具有较高的环境持久性。文中简要介绍了水体中磺胺类抗生素的污染特征,系统综述了碳基吸附剂和碳基复合吸附剂对水体中磺胺类抗生素的吸附效果,并分析了吸附剂的吸附机理及其优缺点,其中,生物炭及负载磁性的吸附剂均具有较好的应用前景。针对抗生素吸附去除技术中存在的问题,提出未来的研究重点为微量抗生素的去除及低成本高效复合吸附剂的开发,同时,应关注吸附剂的再生与生态效应。

弱酸性蓝AS 染料排放的废盐制碳基吸附剂及利用

将染料弱酸性蓝AS(AS)生产排放的含盐废水喷雾干燥后制成废盐,再将其有机污染物煅烧制备成类活性炭吸附剂(LAC),用于AS染料生产过程中产生的洗涤废水的吸附脱色净化,同时回收粗盐NaCl可循环用于AS工业生产的盐析过程。对LAC进行吸附过程动力学、热力学研究,并研究AS染料废水溶液初始浓度、温度及pH对吸附性能的影响。在40 mg/L的AS染料废水中,温度为318 K的条件下,平衡吸附量为29.22 mg/g。在酸性及温度较高时吸附能力较强。Langmuir等温线方程能更好拟合吸附实验结果。另外,采用一锅混合法,添加四水合乙酸镁对LAC进行改性,改性后的吸附剂LACMg0.75比表面积较LAC提升了近5倍,饱和吸附量能够达到550.02 mg/g,较LAC提升了接近20倍。

功能吸附剂吸附去除水中汞离子的研究进展

废水中的Hg(Ⅱ)会对自然环境和人类身体健康造成严重危害,目前已有多项技术被用于去除水中的Hg(Ⅱ),其中吸附法因节能高效而受到广泛关注,吸附法的关键在于吸附剂的选取,总结了目前已有的Hg(Ⅱ)吸附剂的不同类型,介绍了不同类型吸附剂对Hg(Ⅱ)的吸附容量和吸附机理,对比分析了不同吸附剂的优缺点,指出了Hg(Ⅱ)吸附剂在废水处理中面临的挑战,并对后续研究方向进行了展望,以期拥有更加广阔的工业应用前景。

海绵状镍印迹壳聚糖吸附剂对软锰矿脱硫尾液中镍离子的选择性去除性能研究

为了选择性去除软锰矿脱硫尾液中镍离子以提高硫酸锰纯度,以壳聚糖为基体,研究了采用离子印迹法和化学发泡法制备海绵状镍印迹壳聚糖吸附剂Ni^(2+)-IIP,探讨了其在模拟二元溶液中的竞争和选择性吸附行为,并考察了温度、吸附时间和脱硫尾液pH对实际软锰矿脱硫尾液中镍离子吸附量和去除率、锰离子损失率的影响。结果表明:在模拟二元溶液中,虽然锰镍离子之间存在竞争吸附,但是Ni^(2+)-IIP仍对镍离子保持了较高的选择性;在实际软锰矿脱硫尾液中,当pH=5.0、吸附温度40℃、吸附时间1440 min时,镍离子吸附量和去除率分别为15.3 mg/g和90%,而锰离子损失率约11%;经过5次吸附—解吸循环,Ni^(2+)-IIP对脱硫尾液中镍的吸附量仅降低13.1%,再生性能良好。Ni^(2+)-IIP能选择性地去除脱硫尾液中的镍离子,实现硫酸锰溶液提纯。

综合实验设计:浒苔基磁性吸附剂的制备及其净化重金属废水性能测试

设计开发了“以浒苔为原料制备磁性吸附剂,进行结构表征及净化重金属离子废水性能测试”的综合实验。该实验将“物理化学、分析化学、无机化学和仪器分析”课程中的基础理论知识、实验技能与“化学、材料学、环境科学与工程”学科的前沿学术研究相结合,有助于学生深刻理解并实践“结构决定性质,性质决定功能”这一自然科学的重要思想,实现了学生从夯实理论和实践基础到提升创新意识的跨越。同时,本综合实验中体现的“以废治废”的理念,将生态文明的思想“润物细无声”地植入学生的心中。

赤泥基吸附剂的应用研究进展

赤泥是氧化铝生产过程中所排放的一种强碱性固体废弃物,每年排放量巨大且利用率低,造成了严重的资源浪费和环境污染,如何有效资源化回收利用赤泥是亟须解决的问题。从赤泥的危害、理化性质和综合利用现状出发,对赤泥基吸附剂的应用研究进展进行了详细综述。赤泥粒度细、比表面积和孔隙率较高,含有多种活性成分,适合制备吸附剂以处理含污废水。然而,赤泥若直接应用于污水处理,处理能力有限,并且高碱性的赤泥若直接用于处理污水,会使溶液p H值升高。为此,常采用一系列的活化工艺对赤泥进行活化,制备赤泥基吸附剂。活化工艺不仅可以提高赤泥基吸附剂的吸附性能,还在一定程度上可以预防赤泥造成二次污染。目前常用的赤泥活化工艺主要有酸活化工艺、热活化工艺以及中和活化工艺。酸活化工艺可明显提升赤泥对阴离子的吸附效果;热活化工艺可减少传质阻力、高温造孔并使矿物转化,但成本较高;中和活化赤泥常用于处理金属阳离子。联合活化技术能综合利用单一活化技术的优点,使活化后的赤泥有更好的吸附性能,但联合活化技术操作较为复杂,成本也更高,导致现有的联合活化技术在工业上很难被大规模应用。目前,赤泥基吸附剂已被研究用于处理污水中的非金属阴离子、金属阳离子和有机污染物。列举了赤泥基吸附剂去除废水中的阴离子和重金属阳离子的实例,阐述了其去除机理:赤泥基吸附剂对一些废水中特定的污染物,如PO_(4)^(3-)、F^(-)、AsO_(4)^(3-)等表现出良好的吸附性能,其主要通过表面络合、离子交换和沉淀作用去除废水中的阴离子污染物;经过活化改性后的赤泥能有效去除水中如铅、铜、铬等重金属阳离子,针对不同的目标阳离子,去除机理也有所不同,主要包括离子交换、共沉淀、静电吸引、“阳离子-π”相互作用、络合作用和物理吸附等。但目前对赤泥基吸附剂对各种污染物的去除机理尚未完全明确,且对多种污染物同时存在下的竞争吸附体系研究较少。综上分析指出,在未来赤泥基吸附剂的研究中,寻找便捷、廉价的活化工艺方法制备新型、高效、环保的吸附剂,提高赤泥基吸附剂的吸附性能是一个重要的研究方向。同时,在赤泥基吸附剂的制备和处理废弃物的研究中,应加强制备机理和吸附机理的研究,为赤泥基吸附剂的生产和工业应用提供理论指导。

抗燃油再生的极性硅铝吸附剂研究综述

为了系统地比较多种吸附剂再生抗燃油的效果差异,并对其进行排序,首先分析了抗燃油的劣化机理,然后以《电厂用磷酸酯抗燃油运行维护导则》(DL/T 571—2014)为质量标准,将传统吸附剂和极性硅铝吸附剂在吸酸、脱水、除油泥及提高电阻率方面的效果进行对比分析。分析表明,极性硅铝吸附剂能将含水量控制在0.04%左右,除酸效率是硅藻土的4.6倍,提高电阻率效率是活性白土的2倍左右,还具备彻底除去油中油泥的功能,是现阶段再生劣化抗燃油的较好吸附剂。

铁锰泥制备多孔复合吸附剂及其对废水中锑的动态吸附研究

利用反冲洗铁锰泥和海藻酸钠(SA)制备了一种多孔复合吸附剂ISG,并用于吸附模拟废水中Sb(Ⅲ),探究了不同造孔材料及其添加量对除锑Sb(Ⅲ)性能的影响,并考察了吸附剂填料层高度、模拟废水中Sb(Ⅲ)初始质量浓度、进液流量对动态吸附锑的影响。结果表明,以固体NaHCO_(3)为造孔材料所制备的多孔复合吸附剂ISSG对模拟废水中Sb(Ⅲ)的去除效果最好,适宜条件下ISSG对Sb(Ⅲ)的去除率最高可达98%,且机械强度良好;在一定范围内,吸附剂填料层高度的升高或模拟废水Sb(Ⅲ)初始质量浓度和进液流量的降低都会延长吸附穿透时间;Yoon-Nelson和Thomas模型对吸附穿透曲线拟合良好(R^(2)>0.91),可准确预测穿透时间和饱和吸附量。

中空玻璃微球基吸附剂处理工业废水研究进展

工业废水产量大、有害物质种类繁杂、毒性大,其过量进入食物链会导致严重的健康损害。吸附技术被认为一种绿色、可持续的水处理技术在工业废水处理领域具有独特的优势。中空玻璃微球(HGM)质量轻,具有良好的漂浮性能,可作为优质的吸附剂载体。对其进行改性或与其它材料复合制备新型漂浮式吸附剂解决了自身吸附性能差的缺点。同时,重点介绍了HGM基吸附剂的制备方法和吸附性能,总结了HGM基吸附剂处理各类工业废水的难点与特性。在HGM改性材料的基础上,梳理了其在单一体系和复杂体系中的吸附特性以及吸附过程中的主要影响因素:反应温度、溶液pH、共存离子等。最后,对HGM基吸附剂的吸附机理进行了总结,并对中空玻璃微球基吸附剂的应用和发展趋势进行了展望。

调试期间卤水浊度和吸附剂物化性能对吸附法提锂的影响

吸附法提锂技术近年取得长足进步,已成为盐湖提锂产业化的重要技术之一。不同盐湖地区卤水的条件差异较大,各吸附剂在不同条件下体现出不同的性能差异,结合青海某企业调试期间采集数据对吸附法提锂效果的影响因素进行分析,对提锂吸附剂研究发展方向提出建议。

磁性胺化芦苇基吸附剂的制备及脱氮性能研究

针对雄安新区芦苇资源浪费及用吸附法去除水中硝酸盐氮的过程中吸附剂难以分离的问题,以废弃芦苇秸秆为原材料制备出了磁性胺化芦苇基吸附剂。综合考虑制备过程中试剂种类、试剂投加量、反应时间、反应温度等条件的影响,对吸附剂的制备方法进行了优化,考察了吸附剂对模拟废水的吸附性能并通过SEM、VSM、FT-IR和XPS进行表征。结果表明:2 g芦苇秸秆粉末加入5 mL环氧氯丙烷、20 mL N,N-二甲基甲酰胺、5 mL三甲胺,在80℃下反应30 min制备的吸附剂对模拟污水中硝酸盐氮的去除率最高达到了93.2%。对硝酸盐氮的静态吸附符合Freundlich等温吸附模型和准二级吸附动力学模型,动态吸附实验中吸附剂对硝酸盐氮最大的吸附量为12.74 mg/g,经过6次循环再生实验后吸附剂的吸附性能没有明显下降。表征结果显示磁性基团和季胺基团成功负载到材料表面,材料对硝酸盐氮的吸附机理主要为离子交换。综上,所制备的磁性胺化芦苇基吸附剂对水中硝酸盐氮具有良好的吸附性能,有望实现芦苇资源的高值化利用。

金属基吸附剂及其复合材料吸附除氟研究进展

化工、冶炼、电池等行业所排放的氟废水引发的氟中毒现象备受关注,分析了沉淀、膜处理、离子交换、吸附等技术的优缺点,吸附法由于操作简单、经济高效被认为是极具前景的水体除氟方法。本文对铝基、铁基、稀土基、金属有机骨架吸附剂及其改性材料在含氟废水中的除氟性能进行了总结和评价,分析了其制备过程、脱氟机制以及外界影响因素。发现材料晶型可以决定吸附过程的吸附能,大的比表面积可以在吸附过程中提供更多的活性位点,良好的孔结构可以降低吸附传质阻力,提高吸附性能;材料表面官能团的强化、不同金属材料的复合协同作用可以提高吸附剂的脱氟效率,可为今后制备新型高效除氟材料提供参考。提出了目前吸附除氟领域亟待解决的问题并对金属基吸附剂在除氟领域的发展作出展望。

制氧吸附剂研究进展

吸氧是减轻高原缺氧环境对高原人群身心健康损害的最有效措施。目前,变压吸附(Pressure Swing Adsorption,PSA)制氧技术因其装置体积小、操作灵活、产氧成本低、安全性能高等优势,已经成为主流的高原制氧技术。但是高原低气压环境会降低制氧吸附剂在PSA工艺中的利用效率,因此如何提高吸附剂在高原低气压环境中的产氧性能已成为当前高原PSA制氧技术急需突破的技术瓶颈。本文基于前人的研究结果,首先分析了制氧吸附剂的氮氧分离原理;探讨了影响吸附剂氮氧分离性能的主要因素;然后阐述了当前国内外制氧吸附剂的发展应用现状,重点讨论了制氧吸附剂的改性研究,并对制氧吸附剂高原低气压环境适用性进行了分析,总结了前人得出的不同结论,论证了不同的制氧吸附剂和相关改性方法对氮氧吸附系数的影响;最后进行了总结展望,期望为面向高原低气压环境制氧吸附剂的发展提供理论借鉴。

含钛高炉渣制备复合吸附剂及其铬吸附性能

Cr(Ⅵ)是一种有害污染物,既污染水环境,也会对人体造成伤害。本文以工业固废含钛高炉渣为原料,通过酸浸得到浸出渣基体,经壳聚糖改性,制备一种新型GLZ-jcz/CS复合吸附剂,用来去除废水中的Cr(Ⅵ)。研究了吸附温度、废水pH、吸附剂量、Cr(Ⅵ)初始浓度、吸附时间对Cr(Ⅵ)吸附性能的影响。以Cr(Ⅵ)吸附率为评价指标,确定最优实验条件,并研究了GLZ-jcz/CS复合吸附剂的再生性能。采用扫描电子显微镜、傅里叶红外变换光谱仪、X射线光电子能谱仪、BET比表面积测试仪对GLZ-jcz/CS复合吸附剂进行表征,结合吸附动力学模型和吸附等温线模型分析,确定吸附机理。实验结果表明:当吸附温度为70℃、废水pH=4、吸附剂用量为0.13g、Cr(Ⅵ)初始浓度为50mg/L、吸附时间为2h时,吸附率达到99.8%,吸附容量可以达到67mg/g,GLZ-jcz/CS复合吸附剂经过6次洗脱,吸附率仍可达到96%以上,吸附模型符合拟二级动力学模型和Langmuir吸附等温模型。

流化床喷雾浸渍制备负载型钠基CO_(2)吸附剂脱碳性能

针对传统钠基CO_(2)固体吸附剂晶粒尺寸大、气体扩散阻力高、负载量有限导致的吸附量低的瓶颈问题,提出了基于流化床喷雾浸渍技术的吸附剂制备新方法。选取γ-Al_(2)O_(3)为载体,高纯度Na_(2)CO_(3)作为活性组分,利用溶液浸渍法和流化床喷雾浸渍法分别制备了载体结构、活性组分负载量不同的多组吸附剂,并基于固定床实验装置结合比表面积和孔隙度分析仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、X射线荧光光谱分析等手段对吸附剂的CO_(2)吸附性能以及孔隙结构、晶型、表面形态及负载量等关键参数进行表征。研究结果表明,相同活性组分负载量下,采用喷雾浸渍法制备的吸附剂的饱和吸附量和吸附活性皆优于传统浸渍法,其原因在于该方法可以控制活性组分在载体上的负载深度;同时,活性组分多为针状或棒状等利于反应的形态结晶;晶体尺寸较传统溶液浸渍法普遍小10%~20%。尽管如此,载体的孔隙结构,具体如比表面积和孔径分布等参数仍会限制流化床喷雾浸渍技术制备的吸附剂的反应性能。

胺功能化沸石吸附剂载体的结构性质对CO_(2)吸附性能的影响

为了探究胺功能化沸石吸附剂载体的结构性质对其CO_(2)吸附性能的影响并进一步探索出低成本制备高效CO_(2)吸附剂的有效方法,采用不同的后处理方法对MCM–41沸石的孔道结构进行改造,并将四乙烯五胺(TEPA)负载在这些沸石上制备胺功能化吸附剂。利用N_(2)吸脱附、扫描电镜、X射线衍射、红外光谱等方法对沸石载体进行表征,并利用热重分析仪(TGA)对吸附剂的吸附性能进行评价,系统研究了载体的结构性质、活性胺负载量以及吸附温度对CO_(2)吸附性能的影响,计算了吸附剂的吸附动力学和吸附活化能。最后,通过循环吸脱附实验评估了吸附剂的稳定性。结果表明,通过合理设计载体的结构,可以有效提升基于不同吸附原理的吸附剂的CO_(2)吸附性能。微孔沸石对物理吸附过程更有利,而具有宽孔径分布的多级介孔沸石则比微孔沸石在负载TEPA后表现出更好的化学吸附性能。在80℃和15%(体积分数)CO_(2)条件下,经结构改造并负载TEPA的吸附剂(M–N−T60)的最大吸附容量达到4.04 mmol/g。10次吸脱附循环后,其吸附容量仅下降8.4%,表现出良好的循环稳定性能,这表明M–N−T60为一种有望应用于烟气中CO_(2)捕集的吸附材料。

基于MOFs的改性生物焦复合吸附剂脱碳特性及机理研究

为进一步探究高性能的金属有机骨架材料MOFs基CO_(2)复合吸附剂,首先通过掺杂Ce、Cu、Mn、Co多元金属对生物焦进行改性修饰,在探究最优制备方法的基础上,基于生物焦及Mg-MOF-74共同含有不饱和金属位点和含氧官能团的基础特性进行结构设计,制备Mg-MOF-74改性生物焦复合吸附剂.在获得复合吸附剂吸附特性的基础上,探究了负载多元金属、MOFs材料以及生物焦之间的耦合及协同作用机制,并通过多种表征手段研究了样品的孔隙结构、表面官能团与晶态结构等微观特性,同时结合吸附动力学、吸附热力学以及元素价态变化揭示了复合吸附剂的脱碳机理.研究发现,溶胶凝胶法利于制备改性生物焦;负载的多元金属以金属氧化物形式存在于改性生物焦中,氧化边缘晶格缺陷,为改性生物焦引入含氧官能团,且所获得的10%Fe+4%Ce+2%Cu样品效果最优,其吸附量为1.53mmol/g;复合吸附剂对CO_(2)的吸附是物理吸附与化学吸附共同作用的结果,MOFs材料优化了复合吸附剂的孔隙结构,改性生物焦因其石墨微晶结构与掺杂多元金属修饰而在表面产生电子转移,发生了化学吸附,即二者的复合在脱碳过程中发挥了相互促进与协同的作用,使复合吸附剂吸附性能得到明显提升,对于前驱体共热解法制备的样品相较于改性生物焦和Mg-MOF-74分别提升了230.7%和75.7%.

吸附剂表征及改性对棕榈油中3-氯丙醇酯和缩水甘油酯脱除效果的影响

为探究吸附法脱除精炼油脂中3-氯丙醇酯(3-MCPDE)和缩水甘油酯(GEs)的效果,以精炼棕榈油为原料,采用3种类型吸附剂(活性炭、活性白土、凹凸棒土)对其中的3-MCPDE和GEs进行吸附脱除,测定不同吸附剂的3-MCPDE和GEs脱除率,对吸附剂进行表征,分析其固有特性与脱除率的相关性,并研究了酸碱改性方法对吸附剂吸附脱除3-MCPDE和GEs效果的影响。结果表明:3种吸附剂及其酸碱改性后均未对3-MCPDE起到有效吸附脱除效果,而不同吸附剂对GEs表现出了不同的吸附脱除效果;9种活性炭(添加量1%)对GEs的脱除率为6.50%~98.57%,其中有2种活性炭可以有效地将GEs控制在1.00 mg/kg以内;9种活性白土(添加量0.1%)对GEs的脱除率为11.56%~83.72%;3种凹凸棒土(添加量0.5%)对GEs的脱除率为40.86%~69.64%,脱除效果均不理想;相关性分析表明,GEs脱除率与活性炭的pH呈极显著负相关(p<0.01),与活性炭比表面积、介孔面积和介孔容积均呈显著正相关(p<0.05),与活性白土的pH、平均孔径呈极显著负相关(p<0.01),与活性白土的活性度呈显著正相关(p<0.05);酸改性有利于活性炭和活性白土对GEs吸附脱除,而碱改性不利于其对GEs吸附脱除。实际生产中可选择低pH、孔隙发达的活性炭或低pH、活性度高、孔隙发达的活性白土,另外可进行适当的酸改性,以达到较好脱除油脂中GEs的目的。