MOFs负载ACF吸附剂的制备及H_(2)S脱除特性

将活性炭纤维(ACF)负载到金属有机框架材料MOF-199上,在水热条件下制备了MOF-199@ACF吸附剂,利用固定床反应装置评价其脱H_(2)S性能;采用氮气吸/脱附、XRD、EDS、SEM、XPS表征和分析了MOF-199@ACF的物相组成;考察了ACF负载量、吸附温度、相对湿度对MOF-199@ACF脱除H_(2)S性能的影响,探究了MOF-199@ACF在H_(2)S脱除中可能的反应机理。结果表明,与MOF-199相比,ACF负载量(质量分数)为1%的吸附剂MOF-199@1%ACF的H_(2)S出现时间从180 min延后至405 min,穿透硫容从7.2 mg/g提升至14.5 mg/g;ACF负载量为1%不会干扰MOF-199结晶形成的稳定结构,ACF参与配位使MOF-199@1%ACF表面粗糙化,导致更多的吸附位点暴露,增加了比表面积(从MOF-199的1108.6 m^(2)/g增至1978.3 m^(2)/g);MOF-199@1%ACF是以化学吸附的活化吸附为主,升高温度(30~70℃)有利于加快吸附速率;适量水气(相对湿度10%)有助于性能提升(穿透硫容14.8 mg/g)。

改性活性炭构建菌载体及其吸附玉米中黄曲霉毒素B1的工艺研究

旨在为生物处理黄曲霉毒素污染的粮食饲料提供技术支持,以活性炭(SH)为原料进行改性制备磁性活性炭(CSH),选用能高效降解黄曲霉毒素B1(AFB1)的芽孢杆菌属菌株WTX1与CSH载体共培养构建磁性菌载体(FCSH),脱除受污染玉米中的AFB1,对CSH进行BET比表面积、氮吸附-脱附等温线及其对AFB1的等温吸附曲线分析,考察FCSH构建条件和FCSH吸附条件对AFB1脱除效果的影响,并利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和扫描电镜对吸附AFB1前后的FCSH进行表征。结果表明:CSH为大孔结构,其对AFB1的等温吸附符合Freundlich方程;在固定化时间16 h、固定化转速和吸附转速160 r/min、固定化温度和吸附温度35℃、吸附pH 8、振荡时间48 h条件下,FCSH对AFB1脱除率为97.45%;通过FTIR及扫描电镜证实了FCSH对AFB1的吸附作用,且FCSH对AFB1的吸附效果强于CSH。综上,所制备的FCSH能高效脱除玉米中的AFB1。

4A分子筛负载Ce和γ-Fe_(2)O_(3)去除水中Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的研究

为深度处理水中的三价锑[Sb(Ⅲ)]和五价锑[Sb(Ⅴ)],采用共沉淀法合成铈(Ce)、铁(γ-Fe_(2)O_(3))负载的4A分子筛新型吸附剂(4A@Ce-Fe)。Ce和γ-Fe_(2)O_(3)的负载显著提高了4A分子筛对锑的吸附能力,当铈铁质量比为1∶3、p H=7.0时,4A@Ce-Fe对Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的最大吸附容量分别为50.50 mg/g和10.03 mg/g。4A@Ce-Fe的饱和磁化强度为23.70 emu/g,有良好的磁分离性能。Langmuir等温线模型可以更好地拟合Sb(Ⅲ)的吸附,而Langmuir和Freundlich两种等温线模型都能很好地拟合Sb(Ⅴ)的吸附。吸附动力学数据拟合表明,Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的吸附更符合准二级动力学模型。4A@Ce-Fe在初始pH为4.0~10.0时有较好的吸附效果,Ce、Fe几乎没有溶出;共存Cl^(-)、SO_(4)^(2-)和NO_(3)^(-)对Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的吸附效果影响较小,而共存HCO_(3)^(-)和H_(2)PO_(4)^(-)的影响则较大。XRD、SEM、BET、FTIR、XPS等测试结果表明,Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)在4A@Ce-Fe上可能的吸附机理包括离子交换、表面络合和氧化还原反应,其中M—O—Sb配合物的形成对Sb的吸附起主要作用。

一株海洋芽孢杆菌对亚甲基蓝的吸附作用

从深海环境样品中分离并筛选出了一株对亚甲基蓝染料具有较高吸附能力的芽孢杆菌Bacillus sp.LM-24,优化了其吸附条件并选用硅胶和大孔树脂两种载体对其进行固定化。3种吸附剂最适吸附剂浓度分别为1.216、3、10 g·L^(-1);最佳pH分别为9.0、9.0、8.0;最适吸附温度分别为30、25、25℃,最佳吸附时间分别为0.5、1、2 h,对10 mg·L^(-1)亚甲基蓝去除率分别为88%、90%、99%。动力学与等温线实验表明:3种吸附剂均存在物理与化学吸附,固定化吸附剂表面为非匀相吸附。固定化LM-24的吸附性能要优于游离微生物LM-24,对亚甲基蓝溶液具有快速且稳定的吸附作用,可作为偶氮脱色染料的潜在菌株。

Pickering乳液模板法构筑多孔材料及其对双酚A吸附性能的研究

采用Pickering乳液模板法制备多孔聚合物材料,具有方法简单、孔径可调等优点.以凹凸棒石为稳定粒子,表面活性剂协同稳定,菜籽油为油相制备Pickering高内相乳液,用所制备的Pickering乳液聚合制得多孔聚合物材料.材料具有丰富的大孔、小孔结构和表面功能基团.通过评价吸附质的溶液体系pH值、初始浓度及吸附剂与吸附质溶液的接触时间,探究其吸附性能.结果表明,多孔材料对双酚A的最大吸附量为129.08 mg/g,25 min内即可达到吸附饱和,吸附速率较快,且材料可多次循环使用.

低中放射性废水处理吸附技术及材料

吸附技术是处理核工业产生的低中放射性废水高效、便捷的处理工艺之一。多数纳米吸附材料性能高效,但为适于工程应用需制备为复合吸附剂。本文分析了低中放射性废液的特点及吸附处理技术现状,对适于核工业应用的复合微珠吸附剂的研究进展重点总结,包括外原位固定微珠、聚合物微珠及磁性微珠。从芯材性质、载体特点、制备方法及吸附性能等方面分析了复合吸附剂的优缺点及应用性能提升方法。最后,结合核工业对低中放射性废液的处理需求指出缺乏工程试验及带放射性试验研究为低中放射性废液吸附技术及材料研究的关键问题,提出开发多核素吸附剂、加强低浓度核素吸附的数值模拟及加强复合吸附剂的工程应用考察等方面是未来的重点研究方向。

冰模板制备分级孔生物炭去除废水中的六价铬

以冷冻新鲜豆腐渣中水凝结成大量微-纳米结构的冰簇或者雪晶为模板,制备了纳米片状的互连分级多孔生物炭(NHB)。通过XRD、BET、TEM、FTIR等对NHB材料进行表征分析,并依据吸附动力学模型研究了NHB材料对六价铬的去除动力学过程。结果表明:在pH=2环境当中Cr(Ⅵ)浓度为100 mg/g时,改性后的互连分级多孔生物炭对Cr(Ⅵ)的吸附效果(170.3 mg/g)是直接碳化面普通块状生物炭(TB)的7.8倍(21.6 mg/g)。该多孔生物炭材料的互连分级多孔纳米片状结构可以为废水中的六价铬重金属提供更多的活性位点以及可利用的离子迁移通道。

羟基磷灰石复合腐植酸及其对Mn(Ⅱ)的去除

以硝酸钙和磷酸氢铵为原料,采用化学沉淀法成功合成羟基磷灰石(HAP),并将其与腐植酸(HA)复合,制备出复合吸附剂HAP-HA。通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、比表面积及孔径分析、差热-热重分析(TGDSC)及扫描电镜(SEM)等方法对样品进行表征。结果表明:腐植酸成功负载到羟基磷灰石上;HAP-HA孔径主要分布在3~5 nm,比表面积较大,且具有较好的稳定性;HAP-HA表面粗糙不平、孔隙较多,这增大了比表面积,为重金属离子提供了大量的活性位点。以Mn(Ⅱ)为目标污染物,将Mn(Ⅱ)的去除率作为指标,通过吸附实验考察吸附剂HAP-HA对污染物的吸附性能。结果表明:在常温、pH为8.0、投加量为0.15 g、吸附时间为150 min的条件下,吸附剂HAP-HA对Mn(Ⅱ)的去除率最高,可稳定达到99.0%以上;该吸附过程符合Freundlich等温吸附模型。同时,对吸附后的吸附剂进行脱附及再生吸附实验,以NaOH溶液作为洗脱剂可取得较好的脱附效果,脱附效率可达78.1%,再生循环吸附6次后HAP-HA仍具有良好的吸附性能。

三种药剂对水绵控制效果的比较分析

选择硫酸铜、扑草净以及肉桂酸为控藻药剂,以常见的丝状藻-水绵为受试对象,比较了三种药剂的控藻效果。研究结果表明,三种药剂的施用对水绵生长、代谢及抗逆功能均造成了影响,但影响程度因药剂类型、药剂浓度及施用时间而异。相同浓度条件下,硫酸铜、扑草净的控藻效果均优于肉桂酸,但硫酸铜的施用会造成环境累积和生物放大等危害。结合控藻有效性、安全性和经济性,选择1 mg/L扑草净为最优方案。

硅藻土表面改性及其油水吸附过程

以800℃煅烧硅藻土为原料,使用硅烷偶联剂(KH-570)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)及两者协同对硅藻土进行表面改性,研究不同改性剂的添加量、反应温度及反应时间对硅藻土吸附效果的影响。使用扫描电镜、红外光谱等方法对改性前后硅藻土进行表征;通过计算接触角、吸油率及吸附容量来评价各项工艺参数对改性硅藻土效果的影响。实验表明,与两种改性剂单独改性硅藻土相比,协同改性硅藻土的疏水性及吸油效果更好,其接触角及吸油率分别可达145.1°和95.8%,且当硅烷偶联剂与十二烷基苯磺酸钠质量比1∶4、改性温度75℃、反应时间2 h时,对模拟情况下海上柴油的吸附容量最高,达到3.5 g/g。

硼化生物炭对亚甲基蓝的吸附性能研究

采用硼元素对丑橘皮进行硼化处理,探究其对亚甲基蓝的吸附性能,通过FTIR、SEM、XRD和TEM等技术对普通生物炭和硼化生物炭进行表征,通过静态吸附考察MB初始浓度、吸附剂用量、pH、盐浓度、吸附时间等条件对结果的影响,并确定该吸附过程的吸附动力学、吸附等温线和吸附热力学。结果表明,硼化生物炭具有良好的多孔结构;含有大量含氧基团,对MB的吸附容量为134.87 mg/g;对MB的吸附等温线符合Langmuir模型,Q_(m)最高可达192.76 mg/g;盐浓度对吸附影响不大。

硼化生物炭对罗丹明B的吸附性能研究

主要研究硼化生物炭对水中罗丹明B(RB)的吸附性能,应用FTIR、SEM、XRD和TEM等技术对普通生物炭和硼化生物炭进行表征,分析了RB初始浓度、吸附剂的用量、pH、吸附时间和吸附温度对RB吸附性能的影响。主要结论如下:硼化生物炭具有良好的多孔结构,吸附动力学符合准二级动力学模型,等温线模型拟合发现更符合Langmuir模型。探究得到最佳的条件为pH=9、温度为308 K、在100 mL、30 mg/L的RB废液中最佳吸附剂用量为10 mg,对RB的理论最大吸附量为120.95 mg/g。

β-环糊精接枝壳聚糖对铅离子的吸附研究

环糊精接枝壳聚糖(CS-CD)分子中含有-OH及大量游离-NH2,导致其可借离子键,也可借氢键形成具有类似网状结构的笼形分子,从而对二价铅离子发挥稳定的配位作用。通过实验,研究了pH、β-环糊精接枝壳聚糖投加量、Pb^(2+)的初始浓度等因素对β-环糊精接枝壳聚糖吸附去除水中Pb^(2+)的效果的影响。结果表明,溶液在pH=6时对Pb^(2+)的吸附效果最好;增大反应物接触的比表面积,有利于吸附;初始浓度的增加相当于增加了反应物的量,有利于吸附反应的进行;在一定温度范围内,升温有利于吸附。实验还表明,β-环糊精接枝壳聚糖对Pb^(2+)的吸附更符合准二级动力学方程;吸附反应自由能变<0kJ/mol,说明反应是自发进行的;XPS分析结果进一步表明该反应属于化学吸附过程。

MOF-808的制备及其对水中铀离子的去除研究

含铀废水不仅污染环境,还会对居民的生命健康带来巨大危害。金属有机骨架(Metal-Organic Framework, MOF)材料具有大的比表面积、可调控的孔隙和丰富的吸附位点,在水体中铀等离子的去除方面前景广阔。本文合成了锆基金属有机骨架材料MOF-808,并用于去除水体中的铀离子;研究了MOF-808用量、初始铀离子浓度、pH和温度等条件对MOF-808吸附铀离子的影响,发现MOF-808吸附铀离子是一个符合Langmuir模型的自发过程;确定在pH=6时,12 h后MOF-808对铀离子的吸附量可达742 mg/g,是目前报道的吸附铀离子的最佳MOF材料之一;通过傅里叶变换红外光谱、X射线光电子能谱等手段对MOF-808进行表征,发现MOF-808对铀离子具有较高的吸附能力是由于铀离子与MOF-808上的Zr-O-C等基团间发生了较强的相互作用。

α-Fe_(2)O_(3)/g-C_(3)N_(4)复合物的合成及光催化还原Cr(Ⅵ)的实验设计

为解决赤铁矿(α-Fe_(2)O_(3))和石墨相氮化碳(g-C_(3)N_(4))光催化活性低的问题,设计了一种采用液固混合-焙烧制取α-Fe_(2)O_(3)/g-C_(3)N_(4)复合光催化剂的方法。通过在可见光照射下光催化还原Cr(Ⅵ)实验研究合成的α-Fe_(2)O_(3)/g-C_(3)N_(4)复合物的光催化性能,并通过光电化学性能测试及能带结构分析探究其光催化活性增大的原因。结果表明:所合成的α-Fe_(2)O_(3)/g-C_(3)N_(4)复合物具有显著优于α-Fe_(2)O_(3)和g-C_(3)N_(4)的光催化活性,其光催化还原Cr(Ⅵ)的反应速率常数(k)为0.026 min^(-1),分别是g-C_(3)N_(4)(k=0.004 min^(-1))的6.5倍和α-Fe_(2)O_(3)(k=0.003 min^(-1))的8.7倍;α-Fe_(2)O_(3)/g-C_(3)N_(4)复合物为Ⅰ型异质结,能有效提高光生空穴与电子的分离及转移效率,是导致其光催化活性升高的原因。所设计的合成方法简单易行、成本低且合成的α-Fe_(2)O_(3)/g-C_(3)N_(4)复合物光催化还原Cr(Ⅵ)性能好,为Cr(Ⅵ)废水处理开发了一种有应用潜力的可见光催化剂。

乙醇蒸气法制备纳米片状石墨相氮化碳降解有机废水

采用不同乙醇浓度的蒸气法制备了纳米薄片状的石墨相氮化碳(g-CN-X)。分析表明,在高温中水可与块体状的氮化碳(bulk-g-CN)反应生成气体,对氮化碳进行有效刻蚀。特别是,乙醇的水蒸气重整反应[C_(2)H_(5)OH+2H_(2)O→CO+CO_(2)+5H_(2)]会释放更多的H_(2)、CO_(2)和CO气体,插入块状g-CN-X的层隙中,从而有效剥离氮化碳成g-CN纳米片。该方法制备的材料产率可达26%~49%,有利于实现工业规模化生产。g-CN-X材料的特殊折扇形三维结构为光催化降解反应提供了更多的活性位点,以及提高了光生电子-空穴分离效率,并且显著提高了其光催化有机污染物的降解性能。以改性后的光催化剂(g-CN-10)降解罗丹明B的速率是未改性的块体状bulk-g-CN的4.3倍,并且经过5次循环实验后降解效果仍不衰减,此外,对四环素的光催化降解也显示出增强的效果。

磁性壳聚糖/Fe_(3)O_(4)/氧化石墨烯吸附剂的制备及其多染料吸附性能

为了提高壳聚糖的多染料吸附性能并使其便于固液分离,采用共沉淀法制备了壳聚糖、磁铁矿纳米颗粒、氧化石墨烯复合磁性吸附剂(CS/Fe_(3)O_(4)/GO)。系统的结构表征显示,CS包覆的Fe_(3)O_(4)磁性纳米颗粒均匀地分布在GO的表面。CS/Fe_(3)O_(4)/GO具有高达42.5 emu·g^(-1)的室温铁磁性,因此可在外加磁场中实现高效固液分离。研究表明,CS/Fe_(3)O_(4)/GO对亚甲基蓝(MB)、甲基橙(MO)和刚果红(CR)等多种染料具有良好的吸附性能,溶液的pH、初始浓度和吸附时间对其多染料吸附性能具有显著影响。在最佳条件下,CS/Fe_(3)O_(4)/GO对MB、MO和CR的吸附量分别达到210.6、258.6和308.9 mg·g^(-1)。CS/Fe_(3)O_(4)/GO具有优异的循环利用性能,经5次循环后仍能保留90%以上的原始吸附量。采用吸附等温线和吸附动力学对CS/Fe_(3)O_(4)/GO的多染料吸附性能进行了拟合分析,并详细讨论了其吸附机理。

金属有机骨架材料Fe/Cu-BTC的制备及其脱硫性能

采用FeCl_(2)对金属有机骨架材料Cu-BTC改性制备了Fe/Cu-BTC,并通过X射线粉末衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP)、氮气物理吸附及X射线光电子能谱(XPS)对样品进行了表征。考察了Fe/Cu-BTC对丙硫醇和乙硫醚的静态吸附性能、脱除率、动态吸附性能以及再生性能。结果表明:经FeCl_(2)改性后,Cu-BTC中部分Cu(Ⅱ)被还原为Cu(Ⅰ),由于过度还原导致FeCl_(2)改性后其结晶度降低。此外,随着Fe与Cu物质的量比(Fe/Cu比)增加,吸附剂Fe/Cu-BTC对丙硫醇和乙硫醚的吸附硫容呈先增加后减小的趋势。Fe/Cu比为0.15时的材料Fe/Cu-BTC-0.15的硫容最高,其对丙硫醇和乙硫醚的吸附硫容比Cu-BTC的吸附硫容分别提升了32.3%和46.3%,穿透硫容提升了58.0%和65.9%。Fe/Cu-BTC-0.15对高硫含量模拟油中丙硫醇和乙硫醚的吸附率达90.5%和88.5%。再生Fe/Cu-BTC-0.15对乙硫醚的硫容仍能保持新鲜材料的91.3%。

镁基水滑石材料在重金属污染修复领域的应用进展

由于人类活动和自然原因,重金属污染已经成为一个全球性问题。吸附法是一种极具可操作性和规模化推广的修复技术,因此,开发具有高选择性、高吸附量的吸附剂迫在眉睫。类水滑石是一类典型的阴离子插层材料,因其层板组成可调、层间阴离子可交换、结构记忆效应等特点已经在重金属污染治理领域得到了广泛关注。概述了盐湖镁资源高值化转化制备镁基水滑石材料并用于重金属污染治理方面的工作,介绍了镁基水滑石在重金属污染耕地原位修复方面的应用进展,讨论了超稳矿化过程中存在的问题并提出了建议,最后对镁基水滑石的应用前景进行了展望。

氮/硼掺杂碳@黏土气凝胶在染料吸附中的应用

碳气凝胶具有丰富的孔结构,被广泛用于环境治理领域。为了克服碳气凝胶制备过程中收缩率大、产率低及其自身力学性能差的问题,在利用无机蒙脱土和成碳前驱体纳米纤维素共混的基础上,加入三聚氰胺甲醛树脂和硼酸交联骨架,碳化后得到氮硼掺杂碳@黏土气凝胶。采用SEM、XPS等对复合碳@黏土气凝胶的结构与性能进行表征。结果表明:氮硼掺杂能够调控碳表面电荷分布,所制备的碳@黏土气凝胶在液相介质中具有优异的机械稳定性,且吸附性能优异,对孔雀石绿染料的最大吸附量可达1021.4 mg/g。其吸附过程符合准二级动力学方程、Langmuir等温方程,并以单分子层吸附为主。实验中所制备的改性碳气凝胶材料在染料废水脱色处理等应用具有巨大潜力。