海藻酸钠基凝胶吸附材料对Cr(VI)吸附性能研究

海藻酸钠(SA)是一种天然生物质材料,其来源广、价格低,聚乙烯亚胺是一种含有氨基(-NH_(2))的水溶性高分子聚合物,螯合重金属离子能力强,众多研究者将二者结合其制备成吸附剂去除水溶液中的金属离子。本研究以海藻酸钠为基体,加入碳酸钙和聚乙烯亚胺,以戊二醛为交联剂,经冷冻干燥后形成吸附较好的海藻酸钠-聚乙烯亚胺吸附材料。采用吸附实验研究了材料对水中Cr(VI)的吸附性能,并研究初始浓度、溶液pH、吸附时间、吸附剂用量等对吸附效果的影响。实验结果表明:在Cr(VI)溶液初始浓度为15 mg/L、吸附剂用量0.4 g、吸附时间200 min,吸附温度为313 K时,Cr(VI)去除率达90%以上。

水热炭的制备及其对Cr(VI)离子吸附效果的研究

本文研究了剩余污泥(SS)和玉米秸秆(CS)混合物制备的水热炭(WBC),并研究了水热炭对水中Cr(VI)的吸附性能;通过单因素和正交实验得到制备WBC的最佳工艺条件为:秸秆与污泥的比例为1:4,水热温度为220℃,水热时间为1 h,固液比为1:10。对不同混合比例原料制备的水热炭产率分析表明,当秸秆与污泥的比例为1:4时,CS中的纤维素、木质素等物质才能充分反应;对正交实验得到的不同水热炭产率进行分析,证明了220℃为水热反应的最佳温度。

磁性茶渣的制备及其对Cr(Ⅵ)吸附性能的研究

采用化学交联法在废茶渣(TW)上负载Fe_(3)O_(4)磁性粒子,制备了新型生物质基磁性吸附剂-磁性茶渣(MTW),利用SEM和FTIR进行了表征,并研究了MTW对于水溶液中Cr(Ⅵ)的吸附性能。在30℃、pH为2、吸附剂用量1 g/L、吸附时间120 min时,MTW对初始浓度为20 mg/L的Cr(Ⅵ)的吸附率为91%。Cr(Ⅵ)在MTW上的吸附符合Langmuir等温线模型和准二级动力学模型,在40℃下,最大吸附容量为33.847 mg/g。热力学参数表明,吸附是自发和吸热的。

竹皮活性炭对工业废水中高浓度Cr(Ⅵ)的吸附

以竹皮废料为原料,采用水蒸气活化法制备活性炭,用于吸附水中的高浓度Cr(Ⅵ)离子并探究其吸附性能及吸附机理。通过BET、SEM、FTIR、pH及等电点测定对其微观物理形貌和表面化学性质进行了表征。结果表明,制得的活性炭比表面积高达1 068 cm^(2)·g^(-1),总孔容达0.55 cm^(3)·g^(-1)、微孔比例达72.7%、平均孔径为1.01 nm,主要含有羟基、羰基等含氧官能团。单因素吸附实验发现,对于质量浓度为150 mg·L^(-1)的Cr(Ⅵ)在活性炭用量1.2 g·L^(-1)、pH为2时吸附效果最佳,吸附去除率达99.7%,残留质量浓度符合国家标准。推测吸附机理为活性炭表面官能团质子化、活性炭与铬离子之间静电吸引、Cr(Ⅵ)表面还原、Cr(Ⅲ)的吸附或释放。

CNTs改性及水体中Cr(VI)离子的吸附性能研究

为了脱除水体Cr(VI),600℃下于Fe2Ni/γ-Al2O3上苯催化化学气相分解(catalytic chemical vapor decomposition)制备碳纳米管(carbon nanotubes,CNTs),粗CNTs经混酸(H2SO4/HNO3,3∶1,volume ratio,体积比),超声氧化纯化,纯化的同时赋予其表面功能基团,进一步地,表面包覆功能分子聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)。系统探讨了改性CNTs对高浓度水体Cr(VI)离子的吸附脱除,结果表明,CNTs的氧化纯化使其表面植入-COOH、-OH等功能基团,进一步地,富含羟基功能基团的PVA分子在CNTs表面包覆,赋予CNTs表面活性的同时,显著提高CNTs的亲水性能。观察到了随氧化纯化和PVA修饰的CNTs上高浓度Cr(VI)离子吸附的逐步和明显提升,吸附热力学和动力学研究表明,CNTs表面Cr(VI)的吸附符合Freundlich热力学和准二级动力学特征。随氧化纯化和PVA修饰,CNTs对水体Cr(VI)吸附性能的提高可能与CNTs亲水性能的提升以及表面功能化基团对Cr(VI)的化学吸附的促进相关联。

铁改性污泥生物炭对水中Cr(VI)的吸附性能研究

通过剩余污泥热解、活化、铁改性,制备了铁改性污泥生物炭(Fe-S@HKBC),采用扫描电镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、比表面及孔隙度分析仪(BET)等对其进行了表征分析;考察了生物炭用量、Cr(VI)初始浓度、溶液pH、共存离子(Na^(+)、Ca^(2+))等对Fe-S@HKBC吸附去除水中Cr(VI)的影响,并探讨了吸附机理.结果表明,Fe-S@HKBC的比表面积为283.96 m^(2)/g,其表面富含Fe-O、C-O、-C=O、-OH等官能团.在生物炭用量为4 g/L,Cr(VI)初始浓度为10~300 mg/L时,Fe-S@HKBC对Cr(VI)的吸附量可达47.69 mg/g,去除率高达99.82%,均明显高于BC.Langmuir吸附等温线和伪二级动力学模型均能够较好描述吸附过程.Fe-S@HKBC吸附Cr(VI)的主要作用机制包括氢键、络合、还原和静电引力作用.研究结果为Cr(VI)的有效去除和污泥的处置提供了理论依据.

多孔聚离子液体-对二乙烯基苯聚合物材料的合成与吸附Cr(VI)性能研究

为了获得孔道更加稳定、比表面积较大的聚离子液体,向咪唑离子液体中引入刚性基团苯环,成功得到BET比表面积约为200 m2·g^(-1)左右的介孔型聚离子液体材料,对实验所得的产物聚离子液体-对二乙烯基苯进行了性质与结构的表征。并将PIL-DVB应用于Cr(VI)的吸附,进行了吸附等温线、吸附动力学的研究,其对Cr(VI)的吸附量可达到273 mg·g^(-1),通过实验与计算结合的方法对吸附机理进行了探究。

榛子壳活性炭对Cr(VI)重金属废水的吸附研究

以榛子壳为原料,磷酸为活化剂,通过700℃高温炭化150 min制备活性炭,评价榛子壳活性炭对Cr(VI)重金属模拟废水的吸附性能,分别考察活性炭添加量、接触时间、溶液初始pH值、Cr(VI)初始浓度对Cr(VI)吸附能力的影响,通过傅里叶变换红外光谱对活性炭表面的官能团进行表征,利用扫描电镜对吸附前后活性炭的表面形貌进行观察。结果表明,Cr(VI)的最佳吸附条件为活性炭用量0.4 g(100 mL体系),接触时间240 min,溶液初始pH值=3.0,Cr(VI)初始质量浓度50 mg·L^(-1),吸附率高达98.67%。红外光谱分析显示活性炭表面存在大量以—OH、—C=O、—C=C基团为主的官能团,对活性炭的吸附性能具有至关重要的作用。吸附前后活性炭微粒的扫描电镜显示,吸附后的活性炭颗粒由于表面附着有大量Cr(VI),较吸附前的活性炭颗粒明显变长,说明榛子壳活性炭的吸附能力较强。本研究表明,利用磷酸为活化剂,经高温活化制备的活性炭具有良好的Cr(VI)吸附性能,为进一步开发农林果壳废弃物的高附加值环保吸附剂材料提供了实验依据。

电去离子法(EDI)处理含Cr(Ⅵ)废水

采用电去离子法(EDI)处理模拟含Cr(Ⅵ)废水,考察了电压、pH、电解时间和Cu2+等因素对Cr(Ⅵ)去除率和阴离子交换膜性能的影响。实验结果表明:随着电压的增加,阴离子交换膜对Cr(Ⅵ)的透过率逐渐增大,Cr(Ⅵ)去除率逐渐升高;随着电压的增加,阴离子交换膜对Cr(Ⅵ)的吸附率呈先增大后减小的趋势,20 V时,达到最大,为22.0%;pH为1.0~9.0时,对Cr(Ⅵ)去除率和阴离子交换膜性能的影响不大;在Cr(Ⅵ)初始质量浓度109.5 mg/L、电压20 V、pH 6.0~7.0、电解时间60 min的条件下,Cr(Ⅵ)去除率可达94.4%;Cu^(2+)(初始质量浓度100.3 mg/L)的存在使Cr(Ⅵ)去除率降低至80.2%,降低了14.2个百分点。

伊利石/海藻酸钠复合材料吸附水中Cr(VI)

以海藻酸钠(SA)为原料,添加伊利石(IL)制备了伊利石/海藻酸钠(IL/SA)凝胶球复合材料.研究了凝胶球对水中Cr(VI)的吸附能力,探讨了溶液pH、Cr(VI)初始质量浓度对Cr(VI)吸附性能的影响.结果表明,IL/SA凝胶球对Cr(VI)的最佳吸附条件是溶液pH为2,Cr(VI)初始质量浓度为300mg/L,吸附时间为4h.在热力学方面,吸附数据结果表明更符合Langmuir吸附等温模型,Cr(VI)在凝胶球上的吸附是单分子层的;在动力学方面,吸附数据结果更符合准二级动力学模型.

Cu负载花生壳生物炭对Cr(VI)的吸附性能研究

本文以花生壳作为原料,成功制备出了活化生物炭与Cu负载生物炭。所制备的活化生物炭对Cr(VI)去除量可达225.7 mg∙g−1,Cu负载后,去除量达到244.74 mg∙g−1。等温吸附模型的数据拟合结果表明活化生物炭更加符合Freundlich模型,而负载生物炭更加符合Langmiur模型,说明负载使得生物炭从非理想多层吸附向理想单层吸附转变。动力学吸附模型的数据拟合结果表明活化生物炭更加符合Elovich模型,而负载生物炭更加符合准二级动力学模型,说明负载后生物炭的吸附过程转变为化学吸附。本文的研究成果在废水中Cr(VI)的处理方面具有良好的应用前景。

Mg-Al水滑石的制备及对Cr(VI)阴离子吸附效果研究

为了寻求对水体中重金属阴离子具有较好效果的吸附剂,并探讨其最佳的制备条件,笔者研究了Mg-Al型水滑石对Cr(VI)阴离子的吸附,通过平衡吸附的单因素试验和正交试验,考察了Mg/Al离子比、制备过程中的p H、反应温度以及陈化时间等制备条件下Mg-Al-LDHs对Cr(VI)阴离子的吸附效果的影响。结果表明,当Mg/Al离子比为2:1、制备过程中p H保持在10.5左右、反应温度控制在90℃左右以及陈化时间达到24 h及以上时,所制成的Mg-Al-LDHs对Cr(VI)阴离子有较好的吸附效果,其吸附量可以达到10.5 mg/g。该试验确定了具有较好吸附效果的Mg-Al型水滑石的最佳制备条件,对重金属阴离子吸附材料的选择以及Mg-Al型水滑石对Cr(VI)阴离子吸附性能的研究提供了一定的参考。

La-TiO_(2)/高岭土对Cr(VI)的吸附-光催化协同净化性能

为改善TiO_(2)光催化材料对废水中重金属Cr(VI)的净化性能,以高岭土、硝酸镧和钛酸四丁酯为原料,采用溶胶-凝胶法制备了La-TiO_(2)/高岭土复合材料,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜/X射线能谱(SEM/EDS)和紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱等手段表征了样品,研究了不同改性方法制得样品对Cr(VI)的吸附和可见光催化还原净化性能的影响。结果表明,La掺杂细化了TiO_(2)晶粒,稳定了TiO_(2)锐钛矿相结构,拓展其吸收光谱阈值,从而增强其光催化还原Cr(VI)的性能;高岭土复合改善了TiO_(2)的分散性,赋予样品大的比表面积,有利于对Cr(VI)的吸附,吸附过程符合Langmuir模型。掺杂和复合的耦合作用提高了TiO_(2)对Cr(VI)的吸附-可见光催化还原去除效率。La-TiO_(2)/高岭土在可见光辐照下6 h内对Cr(VI)的吸附-光催化净化效率最高达到96.5%,其光催化还原反应的表观一级动力学常数是纯TiO_(2)的2.6倍。

木质素离子印迹聚合物的制备及其对Cr(VI)吸附性能的研究

以Cr(VI)为模板离子,N,N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,将木质素磺酸钠与功能单体丙烯酰胺(AM)接枝共聚制备木质素离子印迹聚合物(L-IIP),通过单因素试验和正交试验优化了L-IIP的制备条件,利用FT-IR、SEM-EDS和孔径分析对L-IIP的结构进行了表征,采用准一级动力学方程、准二级动力学方程、Langmuir和Freundlich等温吸附方程对实验数据进行拟合,并探讨了L-IIP的重复利用性。FT-IR分析表明木质素磺酸钠和AM接枝共聚成功;SEM图可见L-IIP比木质素非离子印迹聚合物(L-NIP)具有明显的多孔结构;L-IIP孔径主要集中在3~5 nm和10~20 nm,是一种介孔材料。在模板离子10 mg、丙烯酰胺0.2 g、木质素磺酸钠100 mg和交联剂0.6 g的条件下,60℃下反应24 h制得的L-IIP吸附量最高,达到19.39 mg/g。室温下L-IIP最佳吸附条件为pH=2,Cr(VI)初始质量浓度为800 mg/L。L-IIP对Cr(VI)的吸附更符合准二级动力学方程,R^(2)=0.9801;且更符合Langmuir吸附等温线模型,最大吸附量(qm)为24.94 mg/g,R^(2)=0.992,说明L-IIP对Cr(VI)的吸附是以化学吸附为主导的单分子层吸附。L-IIP在Cr(VI)/Cu(II)和Cr(VI)/Cr(III)混合溶液的吸附选择性系数分别为5.925和7,具有良好的选择性吸附性能。L-IIP具有较好的重复利用性能,5次吸附/解吸后,吸附量仍可达到最高吸附量的80%以上。

典型农业废弃物对水中Cr(VI)的吸附特性研究

研究了4种典型农业废弃物(花生壳、柚子皮、稻草和玉米芯)对模拟废水中Cr(VI)的吸附作用及机制。结果表明,4种吸附剂都具有吸附Cr(VI)的能力,在Cr(VI)初始质量浓度为20mg.L-1的溶液中,吸附率可达到97%以上;pH在1.0～6.0,Cr(VI)的吸附量随pH升高而下降,最佳吸附pH为1.0～2.0;吸附在30 min左右达到平衡且符合拟2级动力学方程;最大吸附量的顺序为:花生壳(3.19 mg.g-1)>柚子皮(1.46 mg.g-1)>稻草(1.22 mg.g-1)>玉米芯(1.20 mg.g-1),吸附过程既符合Freundlich方程又符合Langmuir方程。综合比较,花生壳和柚子皮具有较强的吸附废水中Cr(VI)的能力,可作为废水铬净化剂使用,而稻草和玉米芯的吸附能力相对较弱,不是理想的净化材料。

MWCNTs改性凹凸棒土对水中Cr(VI)的吸附研究

采用羧基化多壁碳纳米管(MWCNTs)对廉价的凹凸棒土(APT)进行了接枝改性,并通过XRD、FT-IR和FE-SEM等手段对样品进行了表征.结果表明:羧基化多壁碳纳米管与APT反应复合可成功合成出MWCNTs/APT复合材料.该复合材料对水中Cr(Ⅵ)的等温吸附实验结果表明,在293.15K,pH=2,t=12h时,其最大吸附量为14.9mg/g.Cr(Ⅵ)在MWCNTs/APT复合材料上的吸附过程可用准一级动力学方程描述;其吸附平衡数据符合Langmuir等温吸附模型;ΔG^o为负值、ΔS^o和ΔH^o为正值表明该吸附过程为自发的、熵增加的吸热过程.与纯的APT和MWCNTs相比,APT经过MWCNTs改性可有效地提高对水中Cr(Ⅵ)的吸附性能.

提取腐植酸后的天祝褐煤残渣对污水中Cr(VI)的吸附性能

天祝褐煤资源丰富,其提取腐植酸后的残渣对污水中的有害物质有一定的吸附能力。为此,制备了天祝褐煤提取腐植酸后的残渣,研究了其对污水中重金属离子Cr(Ⅵ)的吸附性能。结果表明:在室温(20～25℃),pH值为5的条件下,褐煤残渣对Cr(VI)有较好的吸附性能,吸附平衡时间约为4h;吸附规律符合Freundlich吸附等温式,其相关系数R2为0.9686,特性常数n为2.0446,其吸附过程可用Ho准二级反应动力学模型描述。

多种材料对重金属Cr(VI)的吸附性能研究

本文以废物资源化为目的 ,以寻找廉价而有效的吸附材料为出发点 ,分别对活性炭、粉煤灰、蛭石、蜂窝煤渣、废酵母等五种材料吸附 Cr(VI)的效果进行了实验。结果表明 :(1 )每种吸附剂的剂量与铬去除率之间均成正相关关系 ,铬的去除率随吸附剂用量的增加而增加 ;(2 )作为参照物的活性炭吸附效果最好 ,对 Cr(VI)的去除率可达 99.78% ,而啤酒酵母、改性蜂窝煤渣、粉煤灰、蛭石的最大吸附量分别可达到活性炭最大吸附量的 94.84% ,52 .37% ,45.1 1 % ,37.67% ;(3)所选用实验材料的吸附性能由优到劣的排序为 :啤酒酵母 >改性蜂窝煤渣 >粉煤灰 >

磁性离子交换树脂的制备及其对Cr^(3+)的吸附

采用原位共沉淀法将Fe3O4沉淀在离子交换树脂的孔道中制备出磁性离子交换树脂,并测试了其对水体中Cr3+离子的吸附性能。分别采用XRD、SEM、TG和振动样品磁强度计(VSM)等对磁性离子交换树脂进行了结构和性能表征。利用原子吸收光谱(AAS)研究了pH值、Cr3+初始浓度、磁性离子交换树脂的质量、温度和时间等不同因素对吸附性能的影响。结果表明:pH=6.8,吸附时间为3小时,为较为理想的吸附条件;当磁性离子交换树脂的用量为1g/L,Cr3+离子的初始浓度为100mg/L时,单位平衡吸附量为96mg/g。

阴离子淀粉微球对Cr^(3+)的吸附及动力学研究

以阴离子淀粉微球为载体,研究了微球对Cr3+的吸附行为,考察了pH、时间、温度、初始浓度等因素对其去除率的影响及对Cr3+的吸附动力学特性,结果表明,其吸附最适pH值为7~9,在吸附作用的前60 m in对Cr3+的吸附速率较快,在一定的温度范围内,随吸附温度的升高,吸附量及去除率增大,初始浓度越小去除率越大;且求得吸附表观活化能为Ea=2.213 kJ/mol。