Dye removal using some surface modified silicate minerals

The objective of this work is to study the efficiency of some surface modified phyllosilicate minerals(bentonite and glauconite) in the removal of dyes from textile waste water. It is found that complete dye removal was achieved by using 10–25 g modified glauconite from solutions having a dye concentration of 10–50 mg/L. Adsorption data were modeled using Langmuir, Freundlich, Temkin and Dubinin–Radushkevich isotherms. Adsorption capacities and optimum adsorption isotherms were predicted by linear regression method. The analysis of experimental isotherms showed that Langmuir isotherm reasonably fit the experimental data in the studied concentration range for the adsorption of dye onto glauconite mineral surface where Freundlich isotherm fit the experimental data for the adsorption of dye onto bentonite mineral surface.

锁磷剂与增氧剂联用去除沉积物中砷的效果与机制

为研究锁磷剂(LMB)与增氧剂CaO_(2)联合应用对富营养化湖泊沉积物中砷(As)污染的去除效果,理清联用技术对沉积物水界面As的去除机制,以太湖梅梁湾底泥为研究对象开展模拟试验。结果表明:LMB与CaO_(2)联用对沉积物中的As的去除效果优于LMB、CaO_(2)单独使用;在试验第45天,LMB与CaO_(2)联用对沉积物溶解态As去除率最大,为39.31%,在试验第90天,LMB与CaO_(2)联用对As的去除效果较差;为实现沉积物中As的高效去除,可在加入LMB和CaO_(2)45 d后对LMB和CaO_(2)进行回收;LMB与CaO_(2)联用去除As的主要机制为LMB和CaO_(2)中的La^(3+)、Ca^(2+)与砷酸根离子络合形成LaAsO_(4)和Ca_(3)(AsO_(4))2沉淀以及Fe(Ⅲ)、Mn(Ⅳ)氧化物的协同吸附作用;Fe和Mn氧化还原在控制沉积物As的释放中起着关键作用。

嗜酸铁还原菌JF-5改性镧膨润土吸附砷及其矿物颗粒迁移研究

利用嗜酸铁还原菌(Acidiphilium cryputum JF-5),通过生物还原技术释放膨润土中的Fe^(2+)以强化镧改性,从而得到一种新型生物镧改性膨润土。通过等温吸附实验考察生物镧改性膨润土对As(Ⅴ)的吸附效果,并与国际上商用的锁磷剂(Phoslock)进行对比,通过柱实验探讨生物镧改性膨润土在石英砂柱中的迁移行为。结果表明:(1)JF-5能够强化膨润土还原释放Fe^(2+),从而加强La^(3+)负载,低固液比(1.6 g/L)下制备生物镧改性膨润土具有最高的La^(3+)负载量(370 mg/g)。(2)生物镧改性膨润土对As(Ⅴ)的吸附行为符合Freundlich模型,最大吸附量为7.58 mg/g,与Phoslock的最大吸附量(3.08 mg/g)相比大幅提高;对As(Ⅴ)的吸附动力学过程与Phoslock相似,均能在4 h内快速去除As(Ⅴ)。(3)生物镧改性膨润土在石英砂柱中的迁移行为可以用对流扩散模型描述,在0.38、0.77、1.54 mL/min的流速下,生物镧改性膨润土在石英砂柱中的滞留量分别为3.68、3.77、2.29 mg,可见中等流速条件下溶液在石英柱中能够更充分接触介质从而提高滞留量。

改性膨润土对污水中重金属离子吸附实验研究

这是一篇陶瓷及复合材料领域的论文。为了研究改性膨润土对污水中重金属离子的吸附效果,分析pH值、初始浓度、时间、固液比、温度和粒径对膨润土吸附效果的影响,并采用微观手段研究在吸附重金属离子前后膨润土内部矿物成分的变化以及红外光谱图的变化规律。结果表明:当改性膨润土掺量为0.2 g、吸附时间为1.5 h、温度设置为40℃,pH值设定为6,初始浓度均设定为200 mg/L和固液比设置为0.8 g/L时,改性膨润土的吸附效果达到较佳。改性膨润土经过吸附实验后,可以检测到明显的CuSO_(4)衍射峰,但是改性膨润土内部其他矿物成分不变,这说明改性膨润土可以有效地吸附污水中的铜离子。

氩等离子体改性膨润土及其对亚甲基蓝吸附性能的研究

膨润土是一种硅酸盐黏土矿物,在机械、冶金、化工、环保等行业有重要应用。通过改变放电气体种类,放电时间等参数得到不同性能的改性膨润土样品,通过吸附亚甲基蓝试验确定了最佳改性条件。对改性后的膨润土进行了FTIR、SEM和XRD、TGA、BET等分析表征。结果表明,Ar等离子体改性可以提升膨润土的吸附性能。改性后的样品基本骨架保持不变,但比表面积和孔容增大,电位降低。将10 mg Ar等离子体改性的膨润土置于200 mL,20 mg/L的亚甲基蓝溶液中,吸附量可达183 mg/g,而未改性的膨润土的吸附量只有117 mg/g。

极性诱导季铵盐表面活性剂改性膨润土的制备及净水特性

为高效、经济及绿色地处理难降解有机废水,设想引入极性诱导效应,提高季铵盐表面活性剂对膨润土的功能改性效率,从而获得性能更优的改性膨润土材料,用于对难降解有机废水的吸附处理。设计一种“来源便利”的极性诱导季铵盐表面活性剂(3-氯-2-羟丙基十二烷基二甲基氯化铵,C12-CHDMAC),制备新型改性膨润土材料,即C12-改性膨润土。结果表明:①所得C12-改性膨润土所含表面活性剂关键元素C、H、N含量分别为23.51%、5.72%和2.65%,远高于常规类似结构季铵盐表面活性剂改性膨润土所含对应元素含量(分别为14.56%、3.99%和1.58%),成功获得了功能改性率更高的改性膨润土材料。②以吸附有机染料废水为例,考察C12-改性膨润土作为吸附剂吸附处理难降解有机废水的能力,其吸附容量为活性炭的203.21倍,具有较强的吸附净水能力。③通过系列化吸附动力学、吸附热力学和现代仪器分析技术,深入探究了C12-改性膨润土吸附处理难降解有机废水的作用行为,提出了相关作用机制的理论解释。④制备过程中产生的剩余滤液,具备直接回收重复利用或直接功能化使用的特性,以此可提高原料利用率,并杜绝生产废液的“二次污染”,因而所设计的制备工艺具有经济高效、绿色环保的优势。研究显示,C12-改性膨润土可以高效、经济及绿色地吸附处理难降解有机废水,应用前景良好。

镧铝改性膨润土除磷剂的制备及性能研究

为有效去除导致水体富营养化磷,以膨润土为原料,通过浸渍法将镧和铝插层到膨润土上复合改性,制备出镧铝改性膨润土除磷剂。本研究考察了La/Al摩尔比、改性膨润土投加量、溶液pH值对除磷效果的影响,并与市售锁磷剂的性能进行了对比。结果显示:实验的最佳La/Al摩尔比、改性膨润土投加量、pH值分别为2.2、3 g/L、8,镧铝改性膨润土除磷剂对磷的去除率达到96.55%,除磷效果明显优于铝改性膨润土(89.37%)和镧改性膨润土(76.17%),性能同样优于市售锁磷剂。

改性蔗渣纤维素-海藻酸钙-膨润土微球制备及吸附

以海藻酸钠、硅烷改性蔗渣纤维素为网络框架,膨润土为吸附单元,采用金属离子交联法联合物理包载法制备改性蔗渣纤维素-海藻酸钙-膨润土微球,研究其吸附亚甲基蓝,并阐述吸附机理。采用FT-IR(红外光谱)、SEM(扫描电镜)、BET(比表面积)、XRD(X射线衍射)和TGA(热重分析)分别对微球结构、形貌、孔隙结构、晶相和热性能进行表征。吸附结果显示微球对亚甲基蓝吸附符合准二级吸附动力学模型和Langmuir等温吸附模型,对亚甲基蓝饱和吸附量为523.56 mg/g。经过吸附-脱附5次后,微球吸附能力为85.44%。微球为类球形,表面有丰富的微介孔结构,微球结晶度较好,耐热性能较好,表明微球作为新型无机-有机复合吸附剂,为用于有机染料废水处理提供新思路。

改性膨润土用于净化地下水中的重金属研究

文章研究了聚合氯化铝改性膨润土去除地下水中重金属的影响因素。实验结果表明:改性剂用量和改性时间对改性膨润土的除重金属效率影响较大,其中改性剂溶液的pH值用量的影响最大。实验的最佳改性条件为:改性剂用量为10 mmol聚合氯化铝/g膨润土、pH值=7、反应温度80℃、反应时间4 h。改性膨润土用于处理铅和锌离子浓度分别为0.093 mg/L和2.367 mg/L的污染地下水时,铅、锌的去除率分别为98.3%和99.2%。净化后水中的铅、锌浓度分别为0.0016 mg/L和0.0189 mg/L,水质达到《地下水质量标准》(GB/T14848-2017)Ⅲ类标准要求(铅≤0.01 mg/L,锌≤1.0 mg/L)。

LMB的制备及联合陶瓷膜用于二沉池出水深度除磷

使用高效微波加热法制备功能性材料镧改性膨润土(Lanthanum-modified bentonite, LMB)吸附磷,利用扫描电镜SEM、X射线衍射仪、比表面积孔径分析仪对改性前后膨润土的微观形貌和组份进行分析,表明改性后层间距增大0.28 nm,对磷的吸附效能提升;将LMB应用于吸附-超滤工艺用于污水厂二沉池出水深度除磷。结果表明,La成功负载在膨润土上,采用吸附-超滤工艺不仅能发挥LMB高效除磷的作用,且能有效缓解膜污染。

改性膨润土材料抑制PMMA粉尘爆炸火焰传播效果研究

为改善我国涉粉行业的安全现状,降低粉尘爆炸的危险性,笔者成功改性了一种膨润土材料并在自行搭建的粉尘爆炸火焰传播装置中,成功验证了不同粒径和质量浓度的改性膨润土材料对200g/m^(3)、500目PMMA粉尘爆炸火焰传播的抑制效果,并分析了其抑爆机理。试验结果表明:改性膨润土材料具有一定的抑爆性能,且抑制效果随着改性膨润土材料粒径减小和质量浓度增加而增强,不同浓度大粒径改性膨润土材料对PMMA粉尘的最大爆炸火焰传播速度抑制率分别为2.81%、15.47%、21.38%、63.57%;不同浓度小粒径改性膨润土材料的最大爆炸火焰传播速度抑制率分别为25.73%、26.16%、56.68%、31.50%.

生物扰动对镧系锁磷剂控磷效能的影响

选取2种富营养化湖泊的优势底栖动物—黄色羽摇蚊(Chironomus flaviplumus)和苏式尾鳃蚓(Branchiura sowerbyi),通过微宇宙实验研究底栖动物对沉积物磷释放､镧系锁磷剂(LMB)控磷效能和LMB的镧(La)溶出及其生态风险.结果表明,未添加LMB时,摇蚊显著增加了内源磷释放,而苏式尾鳃蚓的影响则不显著;投加LMB后,黄色羽摇蚊和苏式尾鳃蚓对LMB控磷效能均有显著负面影响,其上覆水磷酸盐(PO_(4)^(3-))浓度分别是对照组的2.50和2.23倍;LMB施用期间,生物扰动作用显著降低了上覆水中La浓度;且结果显示La在底栖动物生物体内富集.

干湿循环作用下聚合物改性膨润土渗透特性研究

由于温度和降雨的季节性变化,填埋场覆盖层中的膨润土防渗材料会受到干湿循环作用,导致膨润土的防渗性能减弱甚至失效。本文采用自主研发的聚合物改性膨润土进行干湿循环作用下的渗透试验和一维膨胀试验,研究了聚合物改性膨润土的耐干湿循环性能;并结合XRD、离子浓度分析等微观测试方法分析了聚合物改性膨润土的改性机理和膨润土特性随干湿循环的变化机理。结果表明:聚合物改性膨润土在CaCl_(2)盐溶液中经历5次干湿循环后,渗透系数仅升高1个数量级,且比钠化钙基膨润土在经历相同循环次数后的渗透系数低5个数量级,证明了本文聚合物改性膨润土具有良好的耐干湿循环性能;钠化钙基膨润土在第6次干湿循环时几乎完全丧失了膨胀能力,而聚合物改性膨润土表现出显著更高的膨胀能力,因此可愈合干燥阶段形成的裂缝;聚合物改性膨润土的改性机理是聚合物对蒙脱石晶层进行插层与接枝、堵塞膨润土粒间孔隙。

铁改性膨润土活化过氧化尿素降解三氯乙烯

采用浸渍法合成铁改性膨润土(FBT)活化过氧化尿素(UHP)降解三氯乙烯(TCE),优化了FBT与UHP最佳施用方式和质量配比,分析了温度对降解效果的影响;利用XPS、FTIR、SEM及TEM等手段对FBT进行表征;使用电子顺磁共振技术鉴别了主要的活性物质;结合GC-MS中间产物鉴定,推测了可能的反应路径.结果显示,干燥FBT颗粒与饱和过氧化尿素溶液混合施用时对TCE的降解效果最好,其中FBT与UHP的最优质量配比为1:1.在第24h时,FBT/UHP体系中三氯乙烯残留率约为7.4%,对比BT/UHP体系降低近40%.羟基自由基(·OH)作为主要的活性物质,对三氯乙烯降解的贡献率约88.6%.共鉴定出3种中间产物CH_(2)Cl_(2)、NH_(2)CHO、(NH_(2))_(2)CO和一种氧化最终产物CO_(2).

改性膨润土对重金属的吸附性能研究

膨润土是垃圾填埋场垫层的主要吸附、防渗材料之一,对土进行不同程度改性可提高对垃圾渗滤液中含量较高的重金属(Cr^(6+)、Cu^(2+)、Zn^(2+))的吸附性能。采用十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)对钠基膨润土进行有机改性制得CTMABBent,再利用聚丙烯酰胺(CPAM)对CTMAB-Bent复合改性后制得CPAM-Bent。通过设计正交实验,研究了不同因素(改性剂浓度、膨润土用量、吸附时间、吸附温度和离子浓度)对吸附性能的影响,以探讨吸附机理。结果表明,CPAM-Bent与CTMAB-Bent和钠基膨润土相比,吸附性能最优,三种重金属吸附率均高于90%,且最优条件为:改性剂浓度为5.5%,膨润土用量0.5 g,时间45 min,温度25℃;吸附过程符合准二级动力学模型,吸附等温线与Langmuir模型相符,说明吸附过程按照单分子层吸附机理进行的,进一步通过拟合实验得知重金属(Cr^(6+)、Cu^(2+)、Zn^(2+))平衡吸附量分别为0.629、0.807、1.134 mg/g;使用SEM和XRD对改性前后的膨润土结构性能进行表征,表明改性后的CPAM-Bent层间距最大,吸附性能最优,这与正交实验、等温吸附实验和吸附动力学实验结果一致。

镧改性膨润土对长荡湖底泥磷的释放机制

在监测常州长荡湖水样和沉积物磷形态与含量的基础上,开展了在温度、pH、溶氧度等不同环境因子背景下镧改性膨润土对底泥磷释放的抑制效果研究.通过对比监测上覆水体磷的浓度、底泥磷的形态变化,考察了镧改性膨润土对水体磷的钝化效果以及底泥磷的固定作用.结果表明,镧改性膨润土可以很好地抑制底泥释磷,抑制底泥的释放率达到了55%—75%.温度和溶氧度的变化对镧改性膨润土的抑磷率无影响,而强酸碱(pH=4、pH=10)环境相较与中性环境(pH=7)抑磷效率减少15%;沉积物中Ex-P和Fe/Al-P等活性态磷含量下降了55%—60%,而Ca-P等稳定态磷含量上升1—1.1倍,说明镧改性膨润土可以改变沉积物磷的形态,由不稳定态转化为稳定态,提高了底泥对磷的滞留能力,降低了对上覆水释放的风险.利用镧改性膨润土控制长荡湖水体磷污染具有较好的应用前景.

前期化学循环作用下石墨烯改性GMZ膨润土持水特性

高放射性废物深地质处置中,缓冲/回填材料在含盐地下水入渗及衰变热耦合作用下,可能遭受以盐化-淡化过程为主要形式的化学循环作用,从而影响其持水特性。针对中国首选缓冲/回填材料GMZ膨润土,根据北山预选处置场地下水主要离子为Na+和Cl-,研究了前期NaCl溶液循环作用下石墨烯改性GMZ膨润土的持水特性。结果表明,当吸力低于150 MPa时,随前期化学循环次数增加,石墨烯改性膨润土的持水性能不断提升,而干密度对持水性的影响逐渐弱化;当吸力超过150 MPa时,持水性能受前期化学循环影响不明显。石墨烯改性膨润土的持水曲线具有明显回滞性,但回滞幅度随前期化学循环次数增加而逐渐衰减。化学循环次数增加使水分滞留土体内部不易排出,因而进气值和残余饱和度不断增大、过渡段斜率逐渐趋缓。在前期化学循环过程中,含盐量不断累积,循环次数越多,渗透吸力越大,对持水性能的影响越显著。

4种黄曲霉毒素吸附剂对花生油综合品质的影响

黄曲霉毒素污染是影响花生油食用安全性的重要因素之一,为了优化黄曲霉毒素的吸附工艺,分别从吸附剂添加量、吸附时间、吸附温度及黄曲霉毒素B_(1)(AFB_(1))污染水平等方面研究4种吸附剂(活性白土、膨润土、改性蒙脱土A、改性蒙脱土B)对花生原油中AFB_(1)的吸附效果以及对花生油综合品质的影响。结果表明:添加量为0.1%~1.0%时,4种吸附剂对AFB_(1)的吸附率随添加量增加而提高,达到一定水平后,吸附率维持动态平衡;吸附时间为20~60 min、吸附温度为45~115℃时,4种吸附剂对AFB_(1)的吸附率均随着吸附时间的延长和吸附温度的升高而提高;花生原油中AFB_(1)的污染水平对吸附率的影响不明显;花生原油经4种吸附剂处理后,污染物(总砷和铅)未检出,脂肪酸组成(油酸和亚油含量)无明显变化,酸值、过氧化值、维生素E含量、角鲨烯含量以及甾醇含量均变化不大;4种吸附剂对花生油中的风味物质均有吸附,其中活性白土吸附程度最大,仅保留30.6%的风味物质,而改性蒙脱土B对风味物质吸附最少,能够保留89.5%的风味物质。综上,改性蒙脱土B不仅能够高效吸附AFB_(1),而且对花生油的综合品质影响很小,安全可靠,适宜在油脂行业推广应用。

苯酚作用下有机改性膨润土化学相容性试验研究

季铵盐阳离子改性膨润土阻控有机污染物能力强,对水和无机盐溶液防渗性能不足。膨润土经亲水性有机聚合物改性,在无机盐溶液作用下渗透系数显著降低。为提升膨润土系竖向阻隔屏障对含有机物地下水污染羽的防渗性能,综合这两类膨润土有机改性的优势,采用季铵盐阳离子与亲水性有机聚合物共同改性膨润土。通过膨胀指数和改进滤失试验,对比十六烷基三甲基溴化铵和羧甲基纤维素钠(CTMAB-CMC)共同改性膨润土、CMC改性膨润土和未改性膨润土的化学相容性。试验结果表明,相同条件下CMC改性膨润土膨胀和防渗性能相对最优,而CTMAB-CMC改性则有效削弱苯酚溶液对膨胀指数和渗透系数的影响程度。综合特征官能团和黏土矿物(001)面特征衍射峰分析,CTMAB阳离子对苯酚的分配作用是改性膨润土化学相容性增强的主因。透射电子显微镜观测显示,苯酚溶液未显著影响改变两种改性膨润土的微观结构,CTMAB-CMC改性膨润土分散程度优于CMC改性膨润土。

铁基膨润土对二甲基二硫醚的催化降解性能

采用铁氧化物对膨润土进行改性,制备了铁基膨润土,考察了铁基膨润土对过氧化氢降解溶液中二甲基二硫醚的催化效果。表征结果显示:改性后铁基膨润土的表面变得粗糙,层间距离增大,比表面积和孔体积明显增大。实验结果表明:在二甲基二硫醚初始质量浓度为24 mg/L、铁基膨润土加入量为1.5 g/L、铁基膨润土与过氧化氢质量比为1∶5、初始pH为3.0的最佳工艺条件下,反应60 min后,溶液中二甲基二硫醚的去除率可达98%;准一级动力学模型能够较好地描述铁基膨润土-过氧化氢、膨润土-过氧化氢和过氧化氢3种反应体系对二甲基二硫醚的降解动力学过程,相应的反应速率常数分别为0.0801 min^(-1),0.0226 min^(-1),0.0073 min^(-1)。