水泥基材料铝酸三钙对水体重金属去除机制研究

电镀废水中的Pb(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)严重危害人体健康和生态环境,经济有效地处理废水中的Pb(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)对保护人体健康和生态环境尤为重要。采用水泥基材料铝酸三钙(C_(3)A)去除Pb(Ⅱ)和Zn(Ⅱ),考察了反应时间、初始质量浓度及溶液pH对去除的影响;且结合反应后固体产物微观表征和宏观溶液组分分析,探讨了Pb(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)的去除机制。结果表明:C_(3)A对Pb(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)的去除分别符合准二级动力学模型(R^(2)=0.9849)和准一级动力学模型(R^(2)=0.9539),C_(3)A对Pb(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)的最大去除量分别为8.44、13.73 mmol·g^(-1);高pH值有利于C_(3)A对金属离子的去除。C_(3)A对Pb(Ⅱ)的去除主要是碱式硝酸铅的沉淀作用和无定形氢氧化铝的絮凝作用主导,Zn(Ⅱ)主要是通过阳离子交换与沉淀作用形成ZnAl-LDH被去除。

富硫石墨烯碳负载层状双金属氧化物对Cd^(2+)和Cr^(3+)的去除

采用“前驱体-煅烧”策略制备了一种新型富硫石墨烯碳负载层状双金属氧化物(G/S-LDO),应用于Cd^(2+)和Cr^(3+)吸附。借助不同影响因素(pH、不同浓度、不同反应时间)实验,结合X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)和扫描电子显微镜(SEM),探究G/S-LDO对Cd^(2+)和Cr^(3+)去除能力及去除机制。结果表明:在pH=3~6范围内,G/S-LDO对Cd^(2+)和Cr^(3+)几乎不受pH影响。G/S-LDO对Cd^(2+)和Cr^(3+)吸附过程均符合Langmuir模型和准二级动力学模型,最大吸附量分别为473.00和99.76 mg·g^(-1)。XRD、FT-IR和SEM分析表明G/S-LDO对Cd^(2+)去除主要依靠与S掺杂石墨烯类碳作用形成亚硫化物,而和Cr^(3+)的去除主要与LDO水化释放的OH-作用生成CrO(OH)沉淀。

底泥就地稳定化中零价铁(Fe^0)对有机污染物的作用及其对上覆水体水质的影响

在实验室模拟静态湖泊体系条件下,通过向实际底泥中投加零价铁(Fe^0),考察反应前后底泥中有机物数量、种类、总有机质含量以及上覆水体溶解氧(DO)浓度、氧化还原电位(Eh)、pH和化学需氧量(CODCr)浓度等指标的变化,探讨Fe^0对底泥有机物的降解效果以及对上覆水体水质的影响.结果表明,投加Fe^0处理80 d后,(1)经GC-MS检测出底泥中易被降解的小分子有机物(分子量小于200)数量明显增多,底泥总有机去除率为44%.(2)上覆水体的DO浓度、Eh和pH都有不同程度的变化.DO浓度从6.6 mg/L迅速下降至0.2 mg/L,Eh从150 mV左右下降至74 mV,pH升高至8.4,此体系易形成厌氧环境;且上覆水体中CODCr低于纯底泥-水体系,上覆水中DO浓度、Eh及pH与CODCr浓度具有一定相关性.综上,底泥中投加Fe^0可有效降解有机物,且不会对上覆水体产生持久、较大的影响.

铝酸三钙对硫酸根的去除及其作用机制

通过固相反应法制备铝酸三钙(C_3A),研究了C_3A对硫酸根(SO_4^(2-))的去除效果,并探索了pH对SO_4^(2-)去除效果的影响,结合C_3A对SO_4^(2-)反应前后产物的SEM、XRD和FT-IR等表征手段探讨了其对SO_4^(2-)的吸附作用机制。结果表明:C_3A对SO_4^(2-)的吸附动力学符合准二级动力学方程。等温吸附符合Langmuir等温吸附模型,在45℃、pH=7.0时,最大理论吸附量为4.75 mmol·g^(-1)。在25℃下,反应最适pH为12,最大吸附量可达3.88mmol·g^(-1)。C_3A去除SO_4^(2-)的作用机制为C_3A水化过程中释放出Ca^(2+)与SO_4^(2-)的沉淀作用及水化产物CaAl-LDH层间的阴离子交换作用。

水分管理对鄱阳湖南矶山土壤硒形态及藜蒿硒吸收的影响

以鄱阳湖南矶山土壤及其上生长藜蒿为试材,在实验室条件下利用盆栽实验探讨了水分管理对土壤硒的形态分布及其上藜蒿硒吸收的影响。结果表明,藜蒿硒吸收量与水分含量呈负相关,与土壤有效态硒含量呈正相关:湿培组土壤有效态硒含量最低,藜蒿硒吸收量仅有74.73μg·kg^-1;旱培组土壤有效态硒含量最高,藜蒿硒吸收量可达171.43μg·kg^-1;交培组藜蒿硒吸收量波动与土壤有效态硒一致,表现为先降后增。本实验研究表明,旱湿交替促进藜蒿富硒的同时可保证其正常生长,是富硒藜蒿生产的最佳水分条件。

软模板法制备三维花状MgAl-LDH及其吸附性能

采用软模板法,以十二烷基硫酸钠(SDS)为模板剂,经水热合成制得三维花状双金属(Mg Al)氢氧化物(3D-Mg Al LDH)。通过XRD、FT-IR、SEM及TEM等表征手段,研究了原料Mg/Al物质的量之比、SDS浓度及反应时间对产物微观结构和表面形貌的影响规律,并初步探讨了3D-Mg Al LDH的形成机理。结果表明,当n_(Mg)/n_(Al)=2,SDS浓度为0.1 mol·L^(-1),水热反应时间为6 h时,可形成结晶度良好、花球形貌完整,纳米片厚度均一的三维花状LDH。在3D-Mg Al LDH的形成过程中,SDS既以阴离子形态参与LDH形成,又因其类球状胶束特性附着在已形成的LDH表面或边缘诱导LDH纳米片交叉生长形成三维花状。吸附实验表明,3D-Mg Al LDH对非离子型有机污染物具有良好的吸附作用,最大吸附量约为31 mg·g^(-1),去除率达到100%。

水铝钙石对电镀废水中阴离子表面活性剂的去除影响

在实验室模拟电镀废水的条件下,以水铝钙石(CaAl-Cl-LDH)为吸附材料,以十二烷基硫酸钠(SDS)为阴离子表面活性剂的代表,结合XRD、SEM、FT-IR测试表征手段,考察了SDS溶液初始浓度、初始pH以及共存重金属离子对CaAl-Cl-LDH去除SDS的影响行为。结果表明:SDS初始浓度为0.060 mol·L^(-1)时,最大去除量为3.88mmol·g^(-1);pH为11,可形成具有良好层状结构的CaAl-SDS-LDH。此外,溶液中的共存重金属离子会促进CaAlCl-LDH对SDS的去除,CaAl-Cl-LDH可作为实际电镀废水中高效去除阴离子表面活性剂的新型环境材料。

硫酸根对钙基层状双金属氢氧化物去除SDS的影响

利用铝酸三钙(C 3A)水化合成钙基层状双金属氢氧化物(CaAl-LDH-Cl)。通过静态吸附实验考察不同十二烷基硫酸钠(sodium dodecyl sulphate,简称SDS)初始浓度下,CaAl-LDH-Cl在SDS体系、SDS-SO ^(2-)_(4)共存体系中对SDS的吸附效果,并结合XRD、FTIR、SEM和TG等测试手段探究硫酸根对CaAl-LDH-Cl去除SDS的影响机制。结果表明:SDS-SO ^(2-)_(4)共存体系中CaAl-LDH-Cl对SDS的吸附量(4.65 mmol·g^(-1))明显高于SDS体系吸附量(3.42 mmol·g^(-1));两种体系中CaAl-LDH-Cl吸附SDS的行为均符合Langmuir模型,属于单分子层吸附;硫酸根促进CaAl-LDH-Cl去除SDS的机理:(1)CaAl-LDH-Cl自溶解产生的Ca ^(2+)与SDS生成Ca-SDS沉淀,以及SO ^(2-)_(4)通过离子交换作用生成的CaAl-LDH-SO 4,均增加了产物的层间距,提高CaAl-LDH-Cl对SDS的吸附量;(2)SO ^(2-)_(4)的存在有利于SDS胶束形成,促进了CaAl-LDH-Cl对SDS的吸附。

MXenes材料的制备、应用及其机理综述

MXenes是一种新型二维晶体材料,由过渡金属及碳/氮元素组成,具有与石墨烯类似的结构,在力学性能、抗氧化性、导电性和亲水性等方面表现优异,可广泛应用于多个领域。综述了MXenes的制备方法及形态结构形态,概述了其在电化学、催化、吸附、储氢等领域的应用性能及有关机理,并对MXenes材料的应用前景做出展望。

掺镁铝酸三钙制备及其共去除水体中氮磷的性能

采用固相反应法成功制备了掺镁铝酸三钙(Mg-C_(3)A)。利用X射线衍射、拉曼光谱、扫描电镜、高分辨率透射电镜研究不同掺镁量下产物的晶相结构、光谱特征和表面形貌,探讨了 Mg-C_(3)A形成途径,并考察了Mg-C_(3)A对水体氮和磷的共去除性能。结果表明:Mg-C_(3)A主要是由Mg同晶取代了部分C_(3)A中的Ca而形成的同构体及在C_(3)A表面形成的MgO组成,且Mg的掺杂不改变C_(3)A的晶体结构和基本形貌;Mg-C_(3)A对水体氮(NH_(4)+)和磷(PO_(4)3-)的去除量分别为65.2和20.2 mg·g^(-1),去除过程符合准二级动力学模型,主要受化学反应控制;Mg-C_(3)A主要通过溶出的晶格Mg^(2+)、Al^(3+)分别与NH_(4)+和PO_(4)^(3-)形成鸟粪石沉淀及AlPO_(4)而实现氮磷共去除,同时C_(3)A自身溶出的OH-与过量NH_(4)+离子发生中和反应。

铝酸三钙对氨氮的高效去除及机制研究

利用铝酸三钙(C3A)去除废水中的氨氮。通过批量去除实验,考察了反应时间、初始氨氮浓度、C3A投加量、温度等条件对C3A去除氨氮能力的影响。采用XRD、FT-IR及SEM对C3A和反应产物进行了结构表征。结果表明在298K时C3A对氨氮的最大去除量为155.4 mg·g-1,氨氮是通过与C3A水化过程中产生的OH-及Al(OH)-4发生中和反应被去除,产物为CaAl-Cl-LDH。本文表明C3A是一种有效的氨氮去除剂,为水泥基材料对水体污染物的去除过程及机理提供了新的认识。