腐殖酸在黑云母表面的吸附动态和分布特征研究

采用原位原子力显微镜智能模式初步观察了弱酸性土壤腐殖酸分子在层状硅酸盐含钾矿物黑云母表面的吸附动态和形貌变化。采用纯化、干燥后的腐殖酸固体样品配制p H 6.0,浓度分别为0 mg L-1、100 mg L-1和1000 mg L-1的腐殖酸溶液。原位观察所用的矿物薄片为土壤中常见的2∶1型含钾矿物—黑云母,其化学结构式为K（Mg2.46Fe0.45Ti0.09）[Al Si3O10]（OH）2。结果表明,时间尺度是影响界面上腐殖酸形貌结构的一个重要因素。在通入p H 6.0的腐殖酸溶液作用下,原位反应0~180min内,腐殖酸分子与黑云母（001）面的相互作用以吸附为主并伴随脱附现象,吸附的腐殖酸呈球状,为单个或多个腐殖酸分子的聚集体,高度介于1~5 nm之间;原位反应180~300 min内,黑云母（001）面上吸附的腐殖酸仍以颗粒态为主,高度介于3~5 nm之间,平均为4 nm;而黑云母（001）面上的台阶和边缘位置则分布有较多的片状结构以及黑云母线型边缘诱导产生的链状结构腐殖酸聚集体,其高度介于6~8 nm,较颗粒态腐殖酸的聚集体平均高出约2.5 nm。此外,腐殖酸分子不仅能够在黑云母表面进行吸附和脱附作用,还能够溶解黑云母的表面结构,促进层间K及结构单元内Al和Si的释放。因此,腐殖酸与云母类矿物的界面反应是一个溶解—吸附—聚集并伴随着脱附和离子释放的过程。

四氢呋喃中的微量水在4A分子筛上吸附动态曲线的模拟计算

建立了合适的吸附动态模型,用于分析四氢呋喃中的微量水在4A分子筛上动态吸附特性.利用静态平衡实验数据及孔扩散系数能够很好地对动态透过曲线进行模拟计算,平衡数据符合Langmuir模型,采用Wilke-Chang方程计算的孔扩散系数值为7.015×10-5cm2/s,该方法不仅可减少实验的工作量,而且对四氢呋喃-水体系吸附过程的工业放大设计具有指导意义,也为其他吸附过程数学模型的开发提供借鉴.

含CO体系在载铜吸附剂上吸附动态性能(2)——数学模型化研究

建立了合适的吸附动态模型 ,用于描述含 CO体系在载铜吸附剂上的吸附特性 ,利用单组分实验数据的模型参数能够对多组分动态透过曲线进行很好的预测 ,不仅可减少实验工作量 ,而且对本体系吸附过程的工业放大设计具有指导意义 ,也为其它吸附过程数模的开发提供借鉴作用。

含CO体系在载铜吸附剂上吸附动态性能(1)——实验研究

采用动态法测定了含ＣＯ、ＣＯ２ 、ＣＨ４ 的单组分、二元、三元混合气体在负载铜吸附剂上的吸附动态数据，并对其传质机理作了定性分析，阐明了该体系的吸附动态特性，为动态模型的开发和吸附过程的设计提供了依据。

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。

基于硝酸钠联合焙烧改性天然沸石的水体氨氮动态吸附特性研究

目的:通过硝酸钠浸渍联合焙烧改性天然沸石(NZ),开发出一种氨氮高性能吸附剂,研究改性NZ对水体中氨氮的动态吸附特性及穿透曲线,并与NZ的氨氮动态吸附能力做出对比。方法:考察在不同初始氨氮质量浓度、进水流量和柱深条件下氨氮的去除情况和穿透曲线,运用Thomas模型、Yoon-Nelson模型和BDST模型对吸附过程拟合。结果:当初始氨氮质量浓度为5 mg·L^(-1)、进水流量为20 mL·min^(-1)、柱深为8 cm时,对氨氮的吸附容量达6.81 mg·g^(-1),远大于NZ吸附容量2.18 mg·g^(-1)。结论:硝酸钠联合焙烧改性沸石可提高对氨氮的吸附能力,动态流实验结果为改性沸石实际应用提供了有力指导。

两性纤维素多孔凝胶球的制备及其动态吸附性能

用于废水处理的多孔凝胶球存在制备工艺繁琐,吸附种类单一,吸附效率低等不足;为提高多孔凝胶球的性能,采用滴入相分离、酯化反应引入羧基及希夫碱反应引入氨基的化学改性方法,制备得到兼具高孔隙率、高力学性能和羧基/氨基活性基团的两性纤维素多孔凝胶球(ACM),并构建动态吸附柱装置以探究不同条件下ACM对染料的动态吸附性能。结果表明:通过降低染料初始质量浓度,增加填料高度和减慢进液流速的方式可有效提高吸附柱的动态吸附效率;0.8 g的ACM可处理7.5 L含染料的废水;对ACM的动态吸附过程进行动态模型拟合,其与Thomas和Yoon-Nelson模型的拟合程度高,表明吸附是均匀表面的单分子层吸附,动态吸附过程中存在2个或多个速率控制步骤,内部扩散和外部扩散均不是吸附过程中的限速步骤。基于ACM优异的分级孔结构、丰富的活性位点和低传质阻力等优势,认为ACM展现出良好的动态吸附性能,在印染废水处理方面有较大应用潜力。

活性炭对酚醛类化工废水深度处理的动态吸附性能研究

为活性炭应用于酚醛类化工废水深度处理,研究了活性炭对此类废水中有机物的动态吸附性能以及氮的去除。通过动态吸附试验,选出吸附效果最佳的活性炭,研究其对废水中有机物的等温吸附和动力学,并利用比表面积(BET)测试法和傅里叶红外光谱(FTIR)表征技术分析活性炭表面特征,同时探讨不同因素对吸附的影响,再以床厚服务时间(Bed-Depth-Service Time, BDST)模型对动态试验数据进行线性拟合分析。结果表明:椰壳炭吸附效果最好,朗格缪尔(Langmuir)吸附等温线模型和拟二级动力学模型可以较好地描述其动态吸附行为;吸附过程中粒子内扩散并不是唯一的限速步骤,有机物的吸附主要发生在边界层扩散阶段;根据椰壳炭孔状结构的变化说明吸附主要发生在微孔区;—OH、—COOH、C=C等官能团能与有机物相互反应,主要涉及氢键、π-π相互作用、静电引力;含氮化合物会与有机物产生竞争吸附,影响其吸附量;BDST模型不仅可以有效描述吸附床高度与穿透时间之间的关系,而且能够准确地预测新的操作条件下的有机物穿透时间,误差均小于5%。

氙的超低温动态吸附特性

变温吸附是氙富集的重要手段,温度是影响氙吸附能力的重要因素。设计了超低温动态吸附实验平台,基于该实验平台研究了在-110~-60℃范围内碳分子筛对氙的吸附性能,并分析了-110℃下氙体积分数、气体流速、柱前压和柱内径对氙吸附性能的影响。结果表明,在-110℃下,氙体积分数和气体流速对氙的动态吸附系数影响最显著,柱前压和柱内径在一定范围内对吸附剂性能影响不大。

D001型树脂对锰离子吸附及富集性能研究

探究了D001型树脂对Mn^(2+)的吸附和解吸性能。开展静态吸附实验探究Mn^(2+)吸附等温模型与吸附动力学,在不同的流速、pH值和吸附时间下进行了动态吸附实验,又通过控制再生液流速和浓度研究了树脂对Mn^(2+)的富集程度,并对吸附前后的树脂进行表征测试。结果表明,与Freundlich等温线相比,锰的吸附更符合Langmuir等温线,准一级动力学模型最能模拟锰吸附反应的动力学数据。动态吸附时进样流速保持8 m/h、 pH值为4、吸附时间为270 min吸附效果最好,再生液流速为1.5 m/h,浓度为3 mol/L时Mn^(2+)的富集效果最佳可以达到原样的60倍。最后通过FT-IR证实了锰与磺酸基结合的吸附机理。

商业纤维素产品的动态吸附行为和表面能

利用毛细管上升法研究3种商业纤维素产品(纯纤维素C8002、315过滤纸和加拿大木浆)对极性和非极性液体的动态吸附行为,并进一步据此估算3种商业纤维素的表面能。结果表明,纯纤维素(C8002)比另外2种商业纤维素具有更强的溶剂吸附能力,各纤维素产品对二碘甲烷(非极性)的吸附量均为最高。商业化生产过程使得纤维素产品的Lewis酸碱反应能力增强,主要原因是其Lewis碱性成分的增加。

复合水凝胶SA/AAm-Lgs的制备及其对Fe^(3+)的静/动态吸附

将木质素磺酸钠(Lgs)引入到以海藻酸钠(SA)和丙烯酰胺(AAm)为基体的溶液中,通过自由基聚合法制备得到多孔三维的复合水凝胶(SA/AAm-Lgs),使用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和力学性能测试仪等对其结构和性能进行分析,并将其应用于去除废水中的Fe^(3+)。研究结果表明:实验成功制备了多孔三维网状结构的复合水凝胶SA/AAm-Lgs。当Lgs用量增加时,水凝胶的断裂伸长率和抗拉强度相应增加,溶胀性能也有一定程度提高。SA/AAm-Lgs(含Lgs 7 mg)静态吸附Fe^(3+)的较佳工艺为:水凝胶用量0.5 g、温度25℃、Fe^(3+)初始质量浓度2 g/L,该条件下水凝胶对Fe^(3+)的吸附量可以达到143 mg/g,吸附性良好且具有循环使用性能。吸附动力学和吸附等温线模拟结果表明该水凝胶对Fe^(3+)的吸附过程符合准二级动力学和Langmuir模型。此外,通过固定床工艺对Fe^(3+)进行动态吸附实验证明了SA/AAm-Lgs具有良好的工业价值。对固定床高度、Fe^(3+)进水质量浓度和流速对突破曲线的影响进行探讨,结果表明:随着固定床高度的增加,突破时间延长;随着Fe^(3+)进水质量浓度增大和流速增加,突破时间急剧缩短。BDST模型能准确预测不同流速或浓度下的突破时间,理论突破时间和实际突破时间的平均误差均小于15%。

甲基葡糖胺-壳聚糖硼螯合树脂吸附剂的动态吸附

从盐湖卤水、海水、地热水等溶液提硼具有重要价值。吸附法是低浓度溶液提硼除杂的主要方法之一,其关键是吸附剂的研发。目前新型硼吸附剂的研究较多。但是,由于合成的吸附剂多呈粉体,粒径小,回收和循环使用困难,成功应用者很少。为此,对合成的较大粒径的新型甲基葡糖胺-壳聚糖硼螯合树脂吸附剂进行了固定床动态吸附脱硼工程应用问题研究,考察了含硼溶液的初始浓度、流速、吸附剂填充高度和固定床直径比等参数对动态吸附剂特性的影响。结果表明,硼的动态吸附效果随初始浓度和吸附柱填充高径比的增大、溶液流速的减小而增大;相比于高径比的影响,初始浓度和溶液流速的变化对硼吸附率影响较大;在高径比为4、初始浓度100 mg·L^(-1)、溶液流速5 mL·min^(-1)时,硼的动态吸附性能较优。

木聚糖的动态吸附行为和表面能研究

以Sigma公司的纯纤维素产品C8002为参照样本,采用毛细管上升法研究了木聚糖对极性(水和甲酰胺)和非极性液体(正己烷和二碘甲烷)的动态吸附行为,并进一步推导出木聚糖的表面能。结果表明木聚糖对四种相关溶剂的吸附能力要弱于纤维素许多,但与溶剂的极性无关,其对溶剂的吸附规律与纤维素类似。由动态吸附推导得到的木聚糖的表面能γ_(s)为46.10 mJ/m^(2),小于静态吸附推导得到的相应数值。表面能中非极性成分γ_(s)^(LW)为41.10 mJ/m^(2),其值是其中的主要成分这一结论没有变化。动态吸附推导得出的木聚糖表面能的路易斯酸γ_(s)^(+)为2.66 mJ/m^(2),大于路易斯碱γ_(s)^(-),即0.94 mJ/m^(2)。这与静态吸附推导的数据相反,但这些结果得到了同时参比的纤维素表面能数据的支持。

CTA中空纤维亲和色谱的制备及其吸附性能

为探究三醋酸纤维素(CTA)中空纤维亲和色谱的吸附性能,以CTA中空纤维膜为基膜,通过水解、1,4-丁二醇二缩水甘油醚(EGDE)交联活化、接枝1,6-己二胺(HMDA)作为间隔臂对膜表面进行改性,然后以亚氨基二乙酸(IDA)为配基,螯合Cu^(2+)制备了改性CTA中空纤维亲和色谱.对于γ-球蛋白的静态吸附研究表明:当吸附液γ-球蛋白质量浓度为1 mg/mL、离子浓度为0.2 mol/L和pH=8时,有最大静态吸附容量2.4 mg/cm^(3).且其吸附过程符合Langmuir等温吸附模型.对于γ-球蛋白的动态吸附研究表明:在实验研究的范围内,不同流速下的穿透曲线都呈现出类似“S”型,流速并不影响CTA中空纤维亲和色谱上γ-球蛋白的结合能力;γ-球蛋白的动态吸附容量随其初始浓度的增加而增加.

改性杨树末对水中游离和络合态Cd(Ⅱ)吸附特性研究

采用溶剂法制备乙二胺四乙酸二酐改性杨树末(EPSD)吸附剂。采用SEM、FTIR和BET分析对EPSD进行了表征,并通过静态和动态吸附实验,探讨了EPSD对柠檬酸/酒石酸络合镉的吸附特性,并与对游离态镉的吸附特性进行了比较。结果表明,杨树末表面被引入羧基改性。EPSD吸附游离态和络合态Cd(Ⅱ)溶液体系的最优pH值均为6.0左右;吸附Cd(Ⅱ)的行为均符合拟二级动力学模型,主要由化学吸附控制重金属离子的吸附速率;Langmuir等温模型可以更好地描述Cd(Ⅱ)的吸附等温线,说明吸附都是单分子层的;热力学分析表明,吸附反应均为自发的吸热过程。随着进水流速增大,EPSD动态吸附游离态和络合态Cd(Ⅱ)到达穿透点的时间逐渐提前,进水流速为1.5 mL/min时最适合EPSD的动态吸附;对游离态Cd(Ⅱ)和酒石酸络合Cd(Ⅱ)的吸附容量利用率可分别达到54.93%~68.95%,53.17%~70.47%。EPSD对水中游离态和络合态Cd(Ⅱ)吸附均具有良好的应用前景。

工业VOCs治理活性炭动态吸附容量实例研究

随着环保监管力度的提升及减污降碳政策的推行,采用高碘值活性炭进行吸附净化实现VOCs达标排放已成行业共识,反映活性炭更换及再生周期的动态吸附量是指导工程应用的关键因素。通过探讨四氯化碳吸附率、碘值等衡量参数与活性炭品质的构效关系,结合应用实例,深入剖析了抛弃型和再生型2种活性炭的动态吸附容量、活性炭用量和更换及再生周期的影响因素。结果表明,受废气源强、污染物种类、现场复杂工况、再生工艺、脱附残留等因素综合影响,在工程实例中,活性炭可发挥作用的动态吸附容量常低于政策文件中提及的10%。

含氟水在活性氧化铝吸附剂上动态曲线的模拟计算

建立了合适的吸附动态模型 ,用于描述含氟水在活性氧化铝吸附剂上动态吸附特性 ,利用静态平衡实验数据及孔扩散系数能够对动态透过曲线进行很好的模拟计算 ,不仅可减少实验的工作量 ,而且对本体系吸附过程的工业放大设计具有指导意义 。

活性炭吸附乙烷的应用条件研究

乙烷是动力学直径较小的非极性分子,传统吸附剂对它的吸附能力较弱,因此采用吸附法回收乙烷时,吸附材料的选择和应用条件的设定至关重要。通过分析4种活性炭的孔道结构、物相组成和乙烷吸附能力,筛选出具有较强乙烷吸附能力的吸附剂,并研究了应用条件改变对吸附床层吸附乙烷的影响关系。结果表明,具有大比表面积和孔径在1~4 nm之间的AC-1具有优异的乙烷吸附性能。应用条件优化实验表明:浓度、流速、温度和压力均能影响床层对乙烷的吸附性能,增加入口浓度或进料流速有利于提升床层的吸附速率,降低吸附温度或增加吸附压力有利于延长床层的穿透时间。

MCM-41和SBA-15动态吸附VOCs特性和穿透模型

采用模板剂法制备了具有规整孔道的MCM-41和SBA-15介孔分子筛,考察了两种介孔分子筛动态吸附甲苯、邻二甲苯、均三甲苯的特性。结果表明,MCM-41平均孔径小,孔壁叠加作用力强,更适合吸附中、低浓度的VOCs,对芳烃类VOCs为典型的Ⅰ型吸附等温线;SBA-15具有微孔和介孔共存的特点,平均孔径大,对大分子和高浓度的VOCs具有更好的吸附能力,同时也可有效地吸附低浓度VOCs,对芳烃类VOCs为典型的Ⅳ型吸附等温线。通过Yoon-Nelson模型对MCM-41和SBA-15动态吸附过程的拟合,得出的吸附模型参数可以较为准确地预测VOCs在介孔分子筛上的吸附穿透曲线。