吸附去除水体重金属离子的影响因素研究进展

为了深入研究吸附法去除重金属离子过程中的影响因素,文中系统地阐述了温度、pH值、吸附剂用量、共存离子、共存有机物等因素对吸附过程的影响,这些影响与吸附剂、目标金属离子的性质,以及吸附过程所涉及的吸附机制有关。阐明水体中重金属离子吸附过程中的影响规律以及产生这种影响的机理,不仅有助于吸附机理的确定,还能以此评价吸附剂的实际应用性能。吸附剂的选择是探讨其他影响因素的前提,其物理性质影响到暴露的活性吸附位点数量和吸附质的传质扩散过程,化学性质不仅影响吸附剂的吸附容量和吸附平衡时间,还决定了吸附剂的吸附选择性能;溶液温度的影响与吸附的热力学性质有关;溶液pH值会改变吸附剂活性位点的化学状态和重金属离子在水中的赋存形态;不同的溶液初始浓度提供了不同的驱动力;更多的吸附剂提供更多的吸附位点,但吸附剂过多可能发生团聚现象,反而影响吸附效果;共存离子对吸附过程的影响与背景离子的种类和浓度相关。文中总结了各种因素对水体中重金属离子吸附过程影响的规律以及产生这种影响的机理,以期为水体中重金属离子污染的吸附去除和水体净化提供一定的理论依据。

钙镁离子改性TiO_(2)对水中氟离子的吸附行为

为拓展TiO_(2)吸附去除水中氟离子的pH适用范围,通过原位水解掺杂法制备出Ca^(2+)和Mg^(2+)改性的TiO_(2)纳米颗粒材料TiO_(2)-Ca和TiO_(2)-Mg。场发射扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、氮气吸脱附曲线、Zeta电位分析等表征显示,成功合成了改性的锐钛矿相TiO_(2),并且TiO_(2)-Ca和TiO_(2)-Mg的等电点分别提高到了4.51和5.08。将合成的改性TiO_(2)应用于水体低浓度氟离子的吸附去除,结果表明:TiO_(2)-Ca和TiO_(2)-Mg对水体氟离子的吸附可以在20 min内达到平衡,吸附容量分别达到22.51 mg·g^(-1)和20.87 mg·g^(-1),吸附的适用pH范围分别拓展到了5和6,其沉降性能也有了很大的提高,都较未改性的TiO_(2)有了明显的改善。在常见的共存离子中,只有较高浓度的PO_(4)^(3-)和CO_(3)^(2-)才会明显影响其吸附性能,并且在反复脱附再生吸附20次循环后,TiO_(2)-Ca和TiO_(2)-Mg对水体中F-的吸附性能没有明显的降低。这说明,Ca^(2+)和Mg^(2+)改性对TiO_(2)的物化性能和氟离子吸附性能都有明显的改善。此外,该吸附行为是自发的吸热过程,TiO_(2)-Ca和TiO_(2)-Mg对F-的去除主要涉及离子交换作用。该研究工作将为TiO_(2)这种绿色材料应用于水体低浓度氟离子的去除提供理论与技术支持。

富电子材料促进芬顿反应中Fe^(3+)还原的研究进展

芬顿反应作为一种高效的高级氧化技术,可以通过反应过程中产生的羟基自由基等活性物种无选择性地将水中的有机大分子物质降解为小分子物质,甚至完全矿化去除。传统的芬顿反应过程会产生大量铁泥等固体废弃物沉淀,限制了其大规模应用。针对这一问题,本文首先深入论述了芬顿反应过程中铁泥的产生原理,主要是由于Fe^(2+)催化H_(2)O_(2)产生羟基自由基之后,自身被氧化成Fe^(3+)而失去催化活性并从反应体系中沉淀作为固体废弃物排出。为使芬顿体系维持持续高效的催化性能,减少铁泥固体废弃物的产生,大量的研究采用向芬顿反应体系中引入富电子材料来促进Fe^(3+)向Fe^(2+)的转化,包括零价铁、碳材料、金属有机框架材料(metal-organic frameworks,MOFs)、羟胺、醌氢醌类、有机酸类和硼等。这些富电子材料在芬顿反应过程中能够为Fe^(3+)还原提供电子,促进Fe^(3+)/Fe^(2+)循环,提高芬顿反应效率,减少固体废弃物产生。本文还对富电子材料促进芬顿反应的机理、影响因素和存在的问题等进行了深入分析,以期为提高芬顿反应效率和拓宽其应用场景提供一定的理论依据。