Cu^2＋和Cd^2＋在改性纳米黑碳表面上的吸附-解吸

通过Cu2+或Cd2+单体系和Cu2+-Cd2+复合体系中Cu2+或Cd2+的吸附-解吸试验,研究了改性纳米黑碳(MBC)对Cu2+和Cd2+的吸附特性和吸附稳定性.结果表明:Cu2+和Cd2+在MBC上的吸附可以分为快、慢2个阶段,30 min达到饱和吸附量的90%以上.Cu2+和Cd2+在MBC上的吸附等温线均能用Langmuir方程和Freundlich方程拟合.Cu2+和Cd2+在MBC上的最大吸附量分别为417和245 mmol/kg,n值分别为2.56和3.85.MBC对Cu2+和Cd2+是优惠吸附,且对Cu2+的吸附能力大于Cd2+.吸附在MBC上的Cu2+和Cd2+的解吸率均随着吸附量的增加而增大,Cu2+在MBC上的解吸率为1.45%～20.20%,Cd2+为2.67%～31.40%.Cu2+和Cd2+在MBC上存在着竞争吸附,其最大吸附量均随着竞争离子浓度的增加而降低.MBC对Cu2+吸附量和吸附稳定性均大于Cd2+.MBC对重金属有强的吸附作用,可探索其在含重金属废水处理和重金属污染土壤钝化修复中的应用.

改性纳米黑碳应用于钝化修复重金属污染土壤中的问题探讨

通过有关文献资料调研,综述纳米黑碳在钝化修复污染土壤中的应用,分析其应用于钝化修复重金属污染土壤时尚待弄清的几个问题。结果表明:(1)由于纳米黑碳是疏水的非极性吸附剂,选择纳米黑碳作为土壤重金属钝化修复剂时,需对其进行氧化改性,以进一步提高其钝化能力。目前常用的氧化剂为氧化性无机酸、酸性高锰酸钾、双氧水、臭氧等,强烈的氧化过程,会破坏纳米黑碳微孔结构,一定程度上降低其吸附量。(2)为了明确其应用的可能性和适用范围,需揭示改性纳米黑碳对土壤中重金属的钝化机理及其影响因素。土壤CEC、pH、重金属离子的性质等可能是影响改性纳米黑碳对土壤中重金属吸附性能的主要因素。(3)充分利用改性纳米黑碳在土壤修复中的有益作用的同时,还需考虑其可能存在的生态环境负面效应,研究其在土壤中的径流迁移、渗漏等,明确其污染地表水和地下水的可能性,研究其生物效应和将吸附钝化后的纳米黑碳从土壤中移除的可能性,明确其潜在的生态环境风险。

改性纳米黑碳对棕壤有效态Cu、酶活性和微生物呼吸的影响

研究了添加改性纳米黑碳(MBC)对棕壤中有效态Cu、呼吸强度和酶活性影响。结果表明,添加MBC降低了棕壤p H和有效态Cu含量,且随着MBC施入量的增加,土壤有效态Cu含量逐渐降低;MBC的施入,提高了土壤脲酶活性,对过氧化氢酶活性有较弱的抑制作用,对土壤呼吸作用的影响是先增强后减弱,培养后期,呼吸强度与对照无显著性差异。相关性分析表明,过氧化氢酶活性与有效态Cu含量之间有极显著正相关关系,与黑碳施入量之间有极显著负相关关系,土壤有效态Cu含量与MBC施入量之间有极显著负相关关系,说明MBC对棕壤中Cu有较好的钝化效果,增加了土壤脲酶活性和土壤呼吸作用,在Cu污染土壤修复中具有一定的应用前景。

醋酸改性纳米黑碳对Cu^(2+)、Cd^(2+)吸附能力的研究

用醋酸对黑碳进行改性,通过改性纳米黑碳(MBC)对Cu2+、Cd2+的吸附/解吸试验,探究MBC对Cu2+、Cd2+的吸附特性及吸附稳定性。结果表明,Cu2+和Cd2+在MBC上的吸附动力学过程可分为快吸附和慢吸附两个阶段,且MBC对Cu2+的吸附效率大于Cd2+。Cu2+和Cd2+在MBC上的吸附等温线均能用Langmuir和Freundlich方程拟合,Cu2+和Cd2+在MBC上的最大吸附量分别为13.513、11.364mg/g,且MBC对Cu2+和Cd2+均为优惠吸附。MBC上Cu2+和Cd2+的解吸量均随着吸附量的增加而增大,易解吸态Cu2+在MBC上的解吸率为6.12%~10.25%,Cd2+为9.58%~11.81%,MBC对Cu2+的吸附稳定性大于Cd2+。将醋酸改性与已有改性方法对比,表明醋酸改性条件温和、能耗低、经济环保,将有很大的研发前景。

不同pH值对改性纳米黑碳吸附-解吸Cd^(2+)的影响研究

通过不同pH值条件下,Cd2+在改性纳米黑碳(MBC)上的吸附-解吸实验,研究了pH值对Cd2+在MBC上的吸附量和吸附稳定性的影响。研究表明:Cd2+在MBC上的吸附等温线均能用Langmuir方程和Freundlich方程拟合,n值均大于1表明MBC对Cd2+都为优惠吸附。随着pH值的增加MBC对Cd2+的吸附能力增强,且在pH≥9时MBC对Cd2+的最大吸附量趋于稳定。Cd2+在MBC上的解吸率随pH值的增大而减小,当pH≥9时,解吸率随pH值的增加变化速度减缓,最后趋于稳定。在pH<9时,pH值对Cd2+在MBC上的吸附量和吸附稳定性影响比较大,且pH值越大吸附效果越好。因此MBC对偏碱性的重金属污染土壤进行钝化修复时效果更好。

磷酸改性纳米黑碳的制备及对Cd的吸附研究

为提高纳米黑碳(BC)对Cd的吸附钝化效果,以磷酸为改性剂对BC进行改性,通过单因素实验探究不同改性条件对吸附性能的影响,分别改变磷酸浓度、反应温度、反应时间3个要因素,以Cd2+污染模拟水样为研究对象,确定最佳改性参数,同时使用Zeta电位仪、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)仪对磷酸改性纳米黑碳(MBC)进行表征,并且通过吸附等温线和吸附动力学实验研究MBC对于Cd^2+的吸附过程。研究结果表明,MBC改性最佳条件为2mol/L磷酸55℃水浴加热1.0h。吸附在20min后达到平衡,对Cd^2+的最大吸附量为345.329mmol/kg,为优惠吸附,等温吸附拟合更符合Langmuir方程。MBC表面孔隙度、比表面积、结晶度以及表面电荷数较改性前均明显增加,对Cd^2+有很强的吸附能力,适用于Cd污染治理。

改性纳米黑碳对水中土霉素的吸附研究

研究了未改性纳米黑碳、H2O2改性纳米黑碳和酸性KMnO4改性纳米黑碳对水中土霉素(OTC)的吸附行为,并考察了环境因素对吸附效果的影响。结果表明:H2O2改性提高了纳米黑碳的吸附性能,酸性KMnO4改性降低了纳米黑碳的吸附性能,但促进和减弱的作用并不显著,3种纳米黑碳均具有很高的吸附容量,对土霉素的去除率达90%以上,甚至可以做到完全去除。三种纳米黑碳吸附土霉素的过程符合准二级动力学和Freundlich模型,ΔG、ΔH和ΔS均为负值,表明纳米黑碳对土霉素的吸附是自发的放热反应。三种纳米黑碳的最佳投加量为1 g·L^-1,反应体系适宜在偏酸性和中性条件下进行,温度和离子强度对吸附过程影响不大。