焙烧镁铝水滑石吸附脱硫废水中高浓度Cl^-的基础研究

为制备镁铝摩尔比为4∶1的镁铝水滑石(LDH),实验采用共沉淀直接法,即在450℃温度下焙烧LDH 3 h,得到焙烧镁铝水滑石(CLHD)。取CLDH吸附剂于250 m L锥形瓶中,在一定条件下对5 000～20 000 mg/L高浓度Cl^-模拟溶液及实际脱硫废水进行脱氯吸附实验和CLDH再生及重复使用性实验。探究了不同反应时间、初始浓度、反应温度、溶液的初始pH及CLDH的投加量对氯离子的脱除效果的影响,采用BET,XRD,FT-IR探究吸附机理。实验结果表明,CLHD吸附Cl^-是由于层间阴离子可交换性("结构记忆"),对Cl^-吸附符合一级动力学模型,吸附量及脱氯率随反应时间的增大呈现出先快速增加后缓慢增加的趋势,吸附平衡后发生缓慢脱附反应;吸附等温线符合Freundlich方程模型,吸附量随Cl^-初始浓度的增加而增大,最佳脱氯效果参数为Cl^-浓度5 000 mg/L,之后随着氯离子浓度增大,由于吸附点位数量一定,脱氯率降低; CLDH对吸附Cl^-的脱除率及吸附量随着温度的增加而增加,当反应温度为65℃时,脱氯率及吸附量最大,当温度继续升高,CLDH对Cl^-的吸附效果大幅下降;改变pH值,CLDH对Cl^-的吸附效果差别较小,但当pH=8时达到脱氯率及吸附量的最大值;随着CLDH投加量的增加,脱氯率逐渐变小,最佳投加量为8 g/L。65℃、pH=8时的实际脱硫废水脱氯实验中,CLDH脱氯率可达50.90%,一次煅烧再生CLDH脱氯率稍降,二次煅烧再生CLDH脱氯率降低约50%,CLDH对脱硫废水脱氯具可再生重复使用性。

硝酸盐在层状氢氧化镁铝及其焙烧产物上的吸附特性比较

通过静态吸附实验，对比研究了水溶液中硝酸盐在自制层状氢氧化镁铝（每批500kg）（Mg-Al LDH）及其焙烧产物（Mg-Al CLDH）上的吸附性能和机理，用多晶X射线衍射对层状氢氧化镁铝（吸附前后）及其焙烧产物（吸附前后）的结构进行了表征．结果表明，硝酸盐在层状氢氧化镁铝及其焙烧产物上的吸附分别是通过离子交换和“结构记忆”效应实现的．硝酸盐在层状氢氧化镁铝及其焙烧产物上的吸附量受吸附时间、温度、吸附剂用量、初始pH值、溶液初始浓度、离子强度等因素的影响．在25～80℃的条件下，硝酸盐在层状氢氧化镁铝及其焙烧产物上的吸附均符合Freundlich线性吸附等温方程式．在层状氢氧化镁铝上的吸附为放热反应，平衡吸附量为34．87-26．95mg·g^-1，而在焙烧层状氢氧化镁铝上的吸附为吸热反应，平衡吸附量为4541～203.44mg·g^-1,焙烧层状氢氧化镁铝可有效脱除溶液中的硝酸盐，吸附后产物在700℃下重复再生3次，吸附量无变化．溶液初始浓度为500mg·L^-1、吸附剂用量为0．1g、吸附时间为15min、温度为40℃是焙烧层状氢氧化镁铝吸附的最佳条件．

焙烧层状氢氧化镁铝对水溶液中亚硝酸盐的吸附脱除

通过静态吸附实验,研究了焙烧层状氢氧化镁铝(Mg-AlCLDH)对水溶液中NO2-的吸附脱除性能,并用粉末X射线衍射对Mg-AlCLDH吸附前后的结构进行了表征.结果表明,Mg-AlCLDH可有效脱除水溶液中的亚硝酸盐(NO2-),对NO2-的脱除是通过"结构记忆"效应实现的.当NO2-初始浓度高达15mgN·l-1时,经0.10gMg-AlCLDH处理后,溶液中残余浓度小于1mgN·l-1.在293—323K温度范围内,NO2-在Mg-AlCLDH上的饱和吸附量为17.24—29.94mgN·g-1,吸附量明显高于其它吸附剂;吸附量随温度的升高而增大,表现为吸热吸附;吸附过程符合Langmuir线性等温方程式.吸附速率随温度的升高而迅速增大,伪二级动力学方程可用来描述其吸附动力学过程;吸附Ea为109.94kJ·mol-1,Mg-AlCLDH对NO2-的吸附主要是化学吸附·Mg-AlCLDH对NO2-的脱除率基本不受溶液初始pH值的影响,吸附量随离子强度的增大而减小.正交实验结果显示溶液初始浓度是影响吸附量的最主要因素.

Mg-Al CLDHs/H_2O_2体系降解结晶紫染料废水的研究

以Mg-AlCLDHs(Calcined Mg-Al layered double hydroxide)和H2O2组成的类芬顿体系催化降解结晶紫(Crystal violet,CV)染料废水。考察了p H值、催化剂用量、氧化剂用量、染料起始浓度、反应温度、反应时间等因素的影响,并对Mg-Al CLDHs催化剂的再生能力进行了测试。结果表明:对浓度为40 mg/L的结晶紫溶液,当Mg-Al CLDHs用量为0.005 g,H2O2用量为1 m L,p H为7.0,降解温度为35℃,反应时间为15 min,结晶紫脱色率98%以上,催化剂再生性良好。动力学研究表明该反应符合一级动力学模型,35℃时速率常数为0.28 min-1,表观活化能为46.03 k J·mol-1。

镁铝水滑石对混凝土中钢筋缓蚀研究现状与热点分析

服役于海上的混凝土结构,往往受到碳化和氯离子侵蚀的双重作用,与一般在大气环境下工作的混凝土结构相比更易发生钢筋锈蚀。尽管,国内外学者提出了很多提高混凝土结构抗钢筋锈蚀能力的方法,但是环境友好型镁铝水滑石这种无机材料显示出良好的应用前景。首先,综述了引发钢筋锈蚀的三个主要原因(碳化作用、氯离子侵蚀和杂散电流);其次评述了国内外学者关于镁铝水滑石对混凝土耐久性改善作用的研究成果;最后依据研究现状着重分析了镁铝水滑石焙烧物在混凝土中钢筋缓蚀研究中出现的氯离子和碳酸根离子在镁铝水滑石结构重建过程的相互作用,钢筋-混凝土界面改善作用,水滑石膜和钝化膜形成关系等热点问题并对今后镁铝水滑石的研究进行了展望。

焙烧层状氢氧化镁铝对水溶液中As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附性能比较

通过静态吸附实验,对比研究了焙烧层状氢氧化镁铝（Mg-Al CLDH）对水溶液中As（Ⅲ）和As（Ⅴ）阴离子的吸附特性,并用粉末X射线衍射对Mg-Al CLDH吸附前后的结构进行了表征.结果表明,Mg-Al CLDH对As（Ⅲ）和As（Ⅴ）的吸附是通过“结构记忆”效应实现的.Mg-Al CLDH可有效脱除溶液中的含砷阴离子,其吸附量明显高于现有文献的报道.当As（Ⅲ）和As（Ⅴ）初始浓度（以As计）分别高达10 mg.L-1和40 mg.L-1时,吸附后溶液中残余As浓度〈10μg.L-1.在本研究的初始浓度4～500mg.L-1范围内,在298～323 K下,As（Ⅲ）和As（Ⅴ）在Mg-Al CLDH上的最大吸附量（以As计）分别为150.46～224.03 mg.g-1和149.62～224.76 mg.g-1,且吸附量仍呈直线上升趋势.吸附量随温度升高而增大,表现为吸热吸附.As（Ⅲ）和As（Ⅴ）阴离子在Mg-Al CLDH上的吸附等温线分别属于L型和H型.在低浓度区域,As（Ⅲ）在Mg-Al CLDH上的吸附可用Freundlich等温方程式来描述,As（Ⅴ）更符合Langmuir等温方程式;在高浓度范围内,均可用Freundlich等温方程式来描述.在相同初始浓度和温度下,Mg-Al CLDH对As（Ⅴ）的吸附速率和脱除率远远大于As（Ⅲ）,吸附速率和脱除率随溶液初始浓度的降低和温度的升高而增大,伪二级动力学方程可较好地描述二者在Mg-Al CLDH上的吸附动力学过程.吸附基本不受溶液初始pH值（3.0～10.0）和离子强度的影响.当溶液中As（Ⅴ）和As（Ⅲ）同时存在时,Mg-Al CLDH优先吸附As（Ⅴ）.