二甲苯异构体吸附分离研究进展

二甲苯异构体的分离与纯化是石油化学工业的重要过程之一,但二甲苯异构体的结构和性质极其接近,常规精馏和深冷结晶法分离能耗高、生产效率低。模拟移动床色谱是主流的二甲苯异构体分离技术,但作为吸附剂的分子筛在吸附容量和分离选择性两方面均存在不足。金属有机框架和超分子材料具有组装自由、结构多样和性质可调等优点,可通过构建极性孔环境或精准设计孔道尺寸与形状实现二甲苯异构体的高效辨识与分离。本文综述了金属有机框架和超分子材料在二甲苯异构体吸附分离中的研究进展,从静电作用、尺寸筛分和形状筛分等方面探讨了二甲苯异构体分离的内在机制,总结了金属有机框架在二甲苯分离领域存在的问题和局限,并对未来发展方向进行了展望。

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。

静电纺壳聚糖基纳米纤维的制备及其在水处理中应用研究进展

为提高壳聚糖的可纺性,改善壳聚糖基纳米纤维的物理形态和力学性能,对国内外利用静电纺丝技术制备壳聚糖基纳米纤维的相关研究进行了综述。介绍了壳聚糖静电纺丝液的配制要求以及不同纺丝参数对纤维形态的影响;在此基础上,详细综述了壳聚糖化学改性纳米纤维和壳聚糖共混改性纳米纤维的研究进展;最后,对应用壳聚糖基纳米纤维处理废水中重金属离子、染料和其它污染物的研究现状进行总结。研究发现:不同纺丝参数最终均是通过影响射流拉伸的难易程度来改变纤维形态,且通过化学改性和共混改性的方法不仅可提高壳聚糖的可纺性,还可增强壳聚糖基纳米纤维的耐酸性、热稳定性、抗菌性和吸附性;同时指出探寻新的溶剂、共混剂和功能材料以及与选择性分离技术结合来增强对水中污染物的吸附能力是壳聚糖基纳米纤维的未来发展趋势。

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。

传统性修复和吸附性修复全口义齿的效果比较

目的:比较传统义齿和吸附性义齿哪种修复效果更好,找到合适的修复方式。方法:选取2022年1月至2023年1月佳木斯大学附属口腔医院收治的50例无牙颌牙槽骨吸收呈Ⅲ-Ⅳ的患者,随机采用传统修复方式和吸附性义齿修复方式,通过问卷调查数据论证。结果:3个月和半年后,对20例传统修复方式和30例吸附性义齿修复方式患者的适应性调查(包括颌位关系、固位、疼痛点、咀嚼效率、发音、美观),吸附性义齿适应性显著提高,存在统计学意义(P<0.05)。结论:吸附性义齿修复方式的疗效较传统性修复好,值得推广。

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。

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。

电炉炼钢烟气二噁英污染与治理技术研究

基于电炉炼钢过程中二噁英的产生机理,详细阐述了顶装电炉、康斯迪电炉、量子电炉的二噁英分布特征,分析了源头控制技术和末端治理技术的优缺点,提出了抑制+吸附+超净袋滤器的粉尘、二噁英控制技术路线,同时进行了经济分析。结果表明,抑制+吸附+超净袋滤器的技术路线可使电炉炼钢烟气二噁英排放浓度达到我国当前及未来排放需要。

沙柳木粉基高效吸附材料对煤矿废水中Fe(Ⅱ)和Mn(Ⅱ)作用特性及机理

针对煤矿酸性废水中含有较高质量浓度铁离子和锰离子的问题,以沙柳木粉为主要原料,遵循农林废弃物提取再利用原则,经过NaOH、Na2SO3等溶液处理后获得脱木素木粉(DWF),通过微波辅助-原位合成的手段,制备了一种针对煤矿废水中Fe(Ⅱ)和Mn(Ⅱ)的吸附剂(AA-DWFPAM)。借助扫描电子显微镜(SEM)、N_(2)吸附-脱附、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和红外热重联用(TG-FTIR)对产物的微观结构、反应机理、热稳定性进行了分析,探讨了AA-DWF-PAM的最佳吸附条件、吸附动力学、吸附等温线,研究了AA-DWF-PAM对Fe(Ⅱ)和Mn(Ⅱ)的吸附特性和吸附机理。表征实验结果表明:AA-DWF-PAM整体存在较多孔洞并呈现网状结构,且比表面积(BET)为150.83 m^(2)/g,说明改性后的吸附剂具有较大的比表面积,能够为Fe(Ⅱ)和Mn(Ⅱ)吸附提供较多位点和空间;此外,AA-DWF-PAM热解气态产物主要有H_(2)O、CO_(2)以及少量CO,裂解温度较高,其结构稳定性较强。吸附特性实验研究表明:AA-DWF-PAM用量为4 g/L、溶液pH=4、吸附时间达到200 min,以及Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)初始质量浓度为100 mg/L和80 mg/L时,为AA-DWFPAM的最佳吸附条件;经过计算得知,AA-DWF-PAM更接近于伪二级动力学假设,吸附主要控制过程为化学过程,且吸附过程更符合Langmuir方程的单层分子吸附,Fe(Ⅱ)和Mn(Ⅱ)的理论最大吸附量分别为192.29 mg/g和123.65 mg/g;通过Materials Studio对吸附过程进行分子模拟和量子化学计算得知,吸附过程中—NH_(2)、—COOH以及—OH官能团起到静电吸附作用。因此,合理利用农林废弃物,为煤矿酸性废水治理提供了新途径,开发的AA-DWF-PAM吸附剂,能够有效处理煤矿酸性废水中的铁锰离子。

改性贝壳粉吸附处理重金属废水的应用研究进展

改性贝壳粉作为一种天然吸附材料,具有廉价易得、可重复利用等优点,可用于处理重金属废水。本文首先系统阐述了重金属废水的危害,简要概括了贝壳粉常见的改性方法,以及不同改性方法的作用原理;其次,分析了影响改性贝壳粉吸附效果的因素,并阐述了改性贝壳粉吸附处理重金属废水的机理;最后,总结了改性贝壳粉吸附处理重金属废水可能的发展趋势,并期望未来能够探索出更高效的改性方法和最适宜的反应条件。

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。

氨基功能化壳聚糖微球对Cr(VI)的吸附性能及其机理

以壳聚糖(CS)为基材,在制备过程中用三聚磷酸钠(TPP)为固化剂,用戊二醛(GLA)交联以提高其耐酸性能,并使用二乙烯三胺(DETA)改性,制备出富含羟基和氨基的CS/DETA凝胶球用以吸附水体中的Cr(VI)。红外光谱表征结果证实了DETA的成功接枝;X射线光电子能谱表征结果显示Cr(VI)被吸附到CS/DETA表面;Zeta电位表征揭示了CS/DETA的表面电负性,其在酸性条件下更易吸附Cr(VI)。通过动力学和热力学模型探究其吸附过程,结果表明,CS/DETA对Cr(VI)的吸附过程更符合拟一级动力学模型和Langmuir等温吸附模型,在318.15 K,pH=2时,对Cr(VI)的最大吸附量为370.92 mg/g,且该反应为自发的吸热反应。

生物质复合材料吸附水中重金属离子的研究进展

随着现代工业的发展,重金属水污染已成为最重要的环境问题之一,重金属离子毒性强、难降解,在很大程度上对人类、水生动物和植物有害,破坏生态系统。吸附法低成本、去除效率高、可循环利用等优点使其成为废水处理的重要方法之一。生物质材料资源丰富、成本低、绿色环保,以其为新型吸附剂原料被广泛研究。基于此,该文以金属有机骨架、沸石、生物炭类为例,首先综述了生物质复合材料的制备及改性方法,总结了吸附剂的性能对金属离子吸附的影响,其次阐述其与金属离子之间的吸附机理,最后对生物质复合材料在水污染治理发展方面提出展望。

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。

小麦秸秆生物质炭的结构特征及其对Cr(Ⅵ)的吸附性能研究

以小麦秸秆为原料,在300℃和500℃下制备生物质炭(WS300和WS500),对其性质进行表征,并研究其对Cr(Ⅵ)的吸附特性。结果表明随制备温度升高,生物质炭的C含量升高,缩合度增强,极性和亲水性减弱。WS500有更大的比表面积和孔容。Cr(Ⅵ)主要以HCrO_(4)^(–)和Cr_(2)O_(7)^(2–)的形态吸附在生物质炭表面。WS500有更为丰富的羟基、羧基、酯基等官能团,可与Cr(Ⅵ)发生络合、氧化还原等作用。Cr(Ⅵ)的吸附等温线更适合用Langmuir模型拟合,说明吸附主要是单分子层吸附。Cr(Ⅵ)在WS500上的吸附容量高于WS300。

添加剂改性固态胺吸附剂用于碳捕集的研究进展

固态胺是固体吸附CO_(2)捕集技术路线中的研究热点,是烟气碳捕集和直接空气碳捕集技术中最有应用前景的吸附剂材料,近年来受到广泛关注。目前,固态胺吸附剂的吸脱附性能以及热化学稳定性仍有较大提升空间。本文综述了近年来表面活性剂、胺类和无机物类,以及环氧化物、螯合剂和含硫化合物等添加剂对固态胺吸附剂吸附能力增强和热化学稳定性提升的研究成果。在此基础上,进一步介绍了不同种类添加剂对固态胺吸附剂的改性机理,总结了在不同碳捕集工况下添加剂对固态胺吸附剂的改性特点。尽管现有研究已经取得了一些进展,但添加剂改性固态胺吸附剂仍然面临挑战,尤其是目前尚未能充分实现增强固态胺吸附剂的吸附能力和热化学稳定性的双重目标。此外,鉴于不同碳捕集工况下气体成分显著不同,未来研究需要更加明晰不同碳捕集工况下添加剂对固态胺吸附剂吸脱附热力学、动力学以及热化学稳定性的影响,并根据具体碳捕集工况有针对性地设计添加剂改性方案。

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%.

PDADMAC改性蒙脱土制备硝酸根吸附剂

硝酸根因其电负性强、水溶性大,难以形成沉淀,因而难以被快速吸附去除,通过化学改性增加吸附剂表面正电性可增强硝酸根吸附。用聚二甲基二烯丙基氯化铵(poly dimethyl diallyl ammonium chloride, PDADMAC)对蒙脱土进行改性,成功将PDADMAC负载在蒙脱土表面;通过对改性前后蒙脱土(Mt)进行表征,对比分析吸附机制。结果表明:改性后蒙脱土(PDM-Mt)的季胺氮含量增加,表面电势大幅提高;PDM-Mt对NO-3-N的吸附量在pH=7时为3.07 mg/g,相比改性前提升了86%;吸附过程符合准二级动力学模型以及Langmuir吸附等温模型,即主要是单分子层化学吸附;PDM-Mt对NO-3-N吸附过程在4 h内达到平衡,在pH值为5~7时有明显吸附效果;重复5次吸附后吸附量下降了21%,具有较高的可循环利用性。由此可见,PDADMAC具有作为改性剂促进硝酸根吸附的潜力。

镧、锆改性氢氧化铝在硫酸锌电解液中的除氟性能

针对目前工业吸附剂除氟效果差、吸附容量低等问题,通过共沉淀法制备出了一种介孔Al-La-Zr复合吸附材料有效地去除硫酸锌溶液中的氟离子。首先,探究了掺杂金属的种类及比例对除氟率的影响,获得了制备最佳掺杂比例;其次,采用BET、XRD、SEM等手段对吸附剂进行了表征,了解吸附剂的主要物相、比表面积和形貌;再次,研究了吸附剂用量、吸附温度、接触时间和p H对吸附效率及吸附容量的影响,明确了工艺优化条件;最后,对吸附过程进行动力学和热力学分析,并结合吸附前后吸附剂的表征结果进一步揭示介孔Al-La-Zr复合吸附剂的吸附机理。研究结果表明:材料的主要物相为Al(OH)_(3),材料表面具有丰富的孔径结构,这有利于提升材料的比表面积(127.16 m^(2)/g),增加吸附容量;当吸附温度为30℃,p H为4.7,吸附时间为3 h,吸附剂用量为5 g/L时,吸附平衡脱氟效率为78.32%,平衡容量为15.66 mg/g;吸附过程符合拟二阶动力学模型,线性Freundlich可以很好描述吸附等温线,吸附过程为自发放热过程。吸附机理涉及离子交换、静电吸附以及金属对氟的络合作用。

聚二甲基硅氧烷修饰生物炭吸附水体中多环芳烃的效能与机制

用磷酸活化法制备秸秆生物炭,采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)进行表面疏水改性,借助比表面积和孔径分析仪(BET)、傅里叶红外光谱测量仪(FTIR)、接触角测量仪对改性前后的生物炭进行表征,探究生物炭疏水改性对水体中典型多环芳烃(PAHs)(菲、苊、萘)的强化吸附效能与机制。结果表明PDMS疏水改性生物炭对菲、苊和萘的最大吸附量分别提升23%,33%和14%,疏水改性生物炭的吸附动力学过程更符合准二级动力学模型,表明以化学吸附为主;等温线模型拟合结果表明,Freundlich模型更符合实验结果,为多分子层吸附。FTIR光谱图显示,疏水改性后的生物炭表面检测出一种新的Si—O—Si键,说明PDMS涂层对生物炭进行了表面修饰,同时PDMS涂层导致生物炭表面水接触角增大10°左右。PDMS疏水涂层提高了生物炭的疏水性能,从而有效提升生物炭对疏水性多环芳烃的吸附性能,PDMS疏水改性为强化生物炭吸附水体中PAHs提供了新的技术方法。