氨基酸功能化丝瓜络的辐射制备及其对Pb(Ⅱ)的吸附性能研究

以农林废弃物丝瓜络(LC)为基材,采用电子束辐射接枝法将聚甲基丙烯酸缩水甘油酯(PGMA)接枝到丝瓜络纤维表面,再通过开环反应引入赖氨酸(Lys)和精氨酸(Arg)功能性基团,制备得到2种氨基酸功能化丝瓜络LC-PGMA-Lys、LC-PGMA-Arg,通过FTIR、元素分析、XRD和SEM等方法对其进行了表征,系统研究了初始pH值、吸附时间、吸附温度、Pb(Ⅱ)初始浓度等因素对Pb(Ⅱ)吸附量的影响,并探究了其对Pb(Ⅱ)的吸附行为。结果表明,LC-PGMA-Lys、LC-PGMA-Arg吸附Pb(Ⅱ)的最佳初始pH值均为6;在初始pH值为6、吸附时间为200 min、吸附温度为35℃的最佳条件下,LC-PGMA-Lys对Pb(Ⅱ)的最大吸附量为71.18 mg·g^(-1);LC-PGMA-Lys对Pb(Ⅱ)的吸附过程符合准二级动力学方程和Freundlich等温吸附模型,表明吸附过程以多分子层吸附、化学吸附为主。

粉煤灰提铝残渣制备4A分子筛及Cu(Ⅱ)吸附研究

4A分子筛由于其优异的阳离子交换能力,成为处理重金属废水优良的吸附材料。为了达到以废治废的目的,以粉煤灰酸法提铝残渣为原料制备地质聚合物,再经水热原位转化合成体型化4A分子筛。采用XRD、FT-IR、SEM、BET、TGA等手段对4A沸石进行表征,探讨吸附时间、Cu(Ⅱ)初始浓度、吸附剂用量及溶液p H对其吸附性能的影响,并结合动力学方程和吸附等温线模型对其吸附过程进行研究。结果表明,所合成的4A分子筛孔隙发达且微孔含量较多,总比表面积为71.85 m^(2)/g,其中微孔比表面积为53.91 m^(2)/g,微孔孔径主要集中在1.3 nm左右。体型化4A分子筛吸附Cu(Ⅱ)的最佳条件为吸附时间为240 min、Cu(Ⅱ)初始质量浓度为100 mg/L、吸附剂用量为2.0 g/L、溶液p H为6~9,此时吸附量为32.97 mg/g,Cu(Ⅱ)的去除率可达65.93%。吸附过程符合准二级动力学模型,以化学吸附为主。Langmuir模型拟合效果较好,表明Cu(Ⅱ)在合成4A沸石上的吸附过程为单分子层吸附,且拟合得到的Cu(Ⅱ)的最大吸附量为37.05 mg/g。

CA/COSBC复合凝胶微球的制备及其对Pb(Ⅱ)的吸附性能

首先,将以油茶果壳(COS)为原料制备的生物炭(COSBC)分散到海藻酸钠(SA)凝胶溶液中形成了混合液;然后,采用球滴法将其逐滴滴入到CaCl2溶液中,制备了海藻酸钙/生物炭(CA/COSBC)复合凝胶微球。采用SEM和FTIR对CA/COSBC复合凝胶微球进行了表征,考察了其对水体中Pb(Ⅱ)的吸附效果,优化了其对Pb(Ⅱ)的吸附条件,探究了其吸附去除Pb(Ⅱ)的动力学和热力学行为。结果表明,m(SA)∶m(COSBC)=4∶1制备的CA/COSBC复合凝胶微球具有最佳的吸附去除Pb(Ⅱ)的效果,室温下,在pH=5.0、Pb(Ⅱ)初始质量浓度为250 mg/L、投加量0.77 g/L、吸附时间4 h的条件下,Pb(Ⅱ)的平衡吸附量可达236.4 mg/g、去除率高达72.81%。CA/COSBC复合凝胶微球吸附去除Pb(Ⅱ)能够自发进行,且符合Freundlich热力学模型和Largergren准二级动力学模型,以多分子层的化学吸附占主导作用。颗粒内扩散是控制吸附过程的主要因素,表面吸附和边界层扩散也会影响吸附去除过程。

掺杂CoFe_(2)O_(4)膨胀石墨对Pb(Ⅱ)的吸附性能

为解决膨胀石墨吸附后回收难的问题,采用柠檬酸基的溶胶-凝胶法将CoFe_(2)O_(4)粒子负载到膨胀石墨中,制备磁性膨胀石墨。利用扫描电子显微镜(SEM)和磁滞回线对样品的微观形貌和磁性能进行表征,研究了膨胀石墨和磁性膨胀石墨对Pb(Ⅱ)吸附性能的影响因素,包括吸附时间、Pb(Ⅱ)初始质量浓度、吸附剂用量和pH值等,并采用吸附动力学和吸附等温线模型对吸附行为及机理进行了分析。结果表明,膨胀石墨和磁性膨胀石墨对Pb(Ⅱ)的最大吸附量分别为95.6、69.8 mg/g,吸附动力学符合二级动力学模型,吸附等温线符合Langmuir模型。掺杂CoFe_(2)O_(4)粒子缩短了膨胀石墨对Pb(Ⅱ)吸附平衡所需的时间,并使最佳吸附pH值向更加中性条件迁移。

Cu(Ⅱ)催化NaOCl氧化碘帕醇的效果和过程解析

本文研究Cu(Ⅱ)催化NaOCl氧化非离子型碘代X射线造影剂—碘帕醇(IPM),对IPM降解过程中Cu的回收和形态进行解析,考察Cu(Ⅱ)、NaOCl浓度和卤素离子对IPM降解效果及碘代消毒副产物-碘仿的生成影响;采用XRD、XPS分析Cu(Ⅱ)反应后的产物晶型和形态变化,结合循环伏安曲线和计时电流表征Cu(Ⅲ)的生成,推测Cu(Ⅱ)催化NaOCl氧化IPM的机理.利用HPLC/MS/MS分析中间产物,推测IPM的降解路径.结果表明,与Co(Ⅱ)、Fe(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)相比,Cu(Ⅱ)显著提高了NaOCl的分解率和IPM的氧化效果,25℃、pH=6.71,500r/min,NaOCl和Cu(Ⅱ)浓度分别为0.5和0.05mmol/L,60min,8.0mg/L IPM的降解率达到77.51%;HO·、活性氯自由基和Cu(Ⅲ)都有助于Cu(Ⅱ)/NaOCl氧化IPM,且Cu(Ⅲ)的贡献随pH值升高而增大.NaOCl浓度在0.1~2.5mmol/L范围增加,IPM降解率增加;Cu(Ⅱ)浓度在0.005~0.5mmol/L存在适宜值.HPLC/MS/MS共检测出13种产物,IPM的降解途径主要包括:侧链酰胺键水解和氧化,碘取代、羟基加成.Cl^(−)、Br^(−)和I^(−)(1~5mmol/L)在影响IPM氧化效果的同时,Br^(-)显著促进了CHI_(3)的生成,生成量达到48.28μg/L.

鸡蛋壳生物炭对Cu(Ⅱ)和苯胺吸附研究

针对印染废水有机物和重金属混合污染物难以有效去除的问题,本研究以鸡蛋壳为原料制备生物炭吸附剂,利用SEM、XRD和BET等方法分析生物炭理化性能,采用响应曲面法优化最佳吸附条件,研究其对苯胺和Cu(Ⅱ)吸附性能和吸附机理。试验结果表明:磁性鸡蛋壳生物炭的比表面积为改性前的3.98倍,孔隙结构及吸附点位得到优化,多方位提升生物炭的吸附性能。pH是最显著影响因素,pH和生物炭投加量的交互作用对Cu(Ⅱ)和苯胺去除率的影响较大,最佳吸附条件为pH=6.0,吸附剂投加量0.015 g/mL,接触时间24 h,生物炭对Cu(Ⅱ)、苯胺吸附容量为2.00、0.97 mg/g。MESBC对污染物的吸附过程是以化学吸附为主的多分子层混合吸附,符合准二级动力学模型和Freundlich吸附等温模型。MESBC具有较好的循环再生稳定性,重复利用次数不宜超过5次。

不同pH下两种可变电荷土壤中Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)吸附与解吸的比较研究

对两种可变电荷土壤的研究表明,土壤对Cu(II)、Pb(II)和Cd(II)的吸附量均随pH的增加而增加,但Cu(II)与Pb(II)吸附量之间的差值随pH增加而减小,Cu(II)和Pb(II)与Cd(II)吸附量之间的差值随pH增大呈增大趋势。土壤吸附的Cd(II)的解吸量随吸附平衡液pH的增加而增加;但Cu(II)和Pb(II)的解吸量先随pH增加而增加,在某一pH时达最大,随后再逐渐减小。3种重金属离子在可变电荷土壤中吸附和解吸行为的不同特征是pH导致的土壤表面电荷的变化和离子水解程度的变化共同作用的结果。本文的研究结果对可变电荷土壤中重金属的控制和污染土壤的修复具有一定的指导意义。

2种水稻土中Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的解吸动力学

用一次平衡法研究了2种水稻土表面吸附态Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的解吸动力学行为及柠檬酸和酒石酸对2种重金属离子解吸的影响。结果表明,虽然2种土壤对Pb(Ⅱ)的吸附量比Cu(Ⅱ)高得多,但无论在单一重金属体系还是Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)共存体系中,Cu(Ⅱ)的解吸量均大于Pb(Ⅱ),湖州水稻土Cu(Ⅱ)的解吸量大于嘉兴水稻土,说明土壤对重金属离子的吸附亲和力越大,吸附的重金属离子越不易解吸。用E lovich方程拟合动力学数据可以获得比较满意的结果。解吸速率与时间的关系曲线表明,Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的解吸速率随时间的增加迅速减小。Cu(Ⅱ)的解吸速率大于Pb(Ⅱ),柠檬酸和酒石酸不仅使重金属的解吸量增加,而且使Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的解吸速率大大提高。2种有机酸对Cu(Ⅱ)解吸的促进作用大于Pb(Ⅱ),柠檬酸的促进作用大于酒石酸。

Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)在黄土上二元竞争吸附特性研究

铅、铜、镉是3种具有代表性的重金属污染物,可用于模拟多重离子复合污染情况。研究了离子浓度、土水比等因素对3种元素在黄土上二元竞争吸附特性的影响。等温吸附模型Langmuir、Freundlich和D-R模型都能在一定程度上解释Pb(Ⅱ)-Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)-Cd(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)-Cd(Ⅱ)在黄土上的竞争吸附性能。黄土对Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)的选择顺序为Pb(Ⅱ)>Cu(Ⅱ)>Cd(Ⅱ)。相比单一吸附,黄土对每种离子的吸附容量均有不同程度的下降。溶液的初始浓度越大,3种离子在单位黄土上的最大吸附量也随之增大,吸附效率随之降低;适当增大土水比可提高离子的去除效率。试验结果为黄土作为防污屏障和污水处理材料提供了依据。

间硝基苯乙酮双缩硫代对称二氨基脲Cu(Ⅰ)、Zn(Ⅱ)、Fe(Ⅱ)Sn(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)配合物的直接电化学合成

u(Ⅰ), Zn(Ⅱ), Fe(Ⅱ), Sn(Ⅱ), Pb(Ⅱ) complexes of 1,5 bis(3 nitroacetophenone) thiocarbohydrazone were synthesized by the electrochemical oxidation of anodic metal in non aqueous solvents. The complexes were characterized by elemental analysis, IR UV, magnetic measurement, and molar conductivity etc.

黄河泥沙与Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)界面相互作用的研究

研究了黄河泥沙与重金属污染物铅(Ⅱ)、铜(Ⅱ)、镉(Ⅱ)的液—固界面交换吸附作用,得到一系列E%-pH曲线,曲线均为正S型.结果表明:①重金属离子铅(Ⅱ)、铜(Ⅱ)、镉(Ⅱ)在水体中主要以 M(OH)+ 形式存在,与黄河泥沙在液—固界面发生一价阳离子交换反应; ② 3 种金属离子在天然黄河水 pH 值范围内(8.0~8.5)与黄河泥沙相互作用的离子交换率均达到75%以上,绝大部分离子被黄河泥沙交换吸附; ③在体系中加入0.2 mg·L-1的组氨酸,3种金属离子的离子交换率均有所增加,且 E%-pH曲线均发生不同程度的左移,表明一定量的组氨酸对3种金属离子与黄河泥沙表面的交换吸附起促进作用; ④比较 3 种金属离子的 E%-pH曲线可知,它们与黄河泥沙交换吸附作用的大小顺序为:Cu (II) > Pb (II) > Cd (II).

ZIF-8@STPP-MCS的制备及其用于自来水中Cu(Ⅱ)的吸附

为提高磁性壳聚糖(MCS)对Cu的吸附效率,本研究通过MCS表面引入ZIF-8,制备了三聚磷酸钠(STPP)交联的MCS复合材料ZIF-8@STPP-MCS,应用于自来水中Cu(Ⅱ)的吸附。采用SEM-EDS、XRD等技术对ZIF-8@STPP-MCS进行了形貌、结构和性能的表征。结果表明:当溶液pH=6,吸附剂投加量0.5 mg/mL时,ZIF-8@STPP-MCS对Cu(Ⅱ)吸附效果最佳,对自来水中Cu(Ⅱ)的脱除率可达99%以上。拟二级动力学和Sips模型较好地描述了ZIF-8@STPP-MCS的吸附过程,最大吸附量为112.8 mg/g。

微塑料对重金属Cr(Ⅵ)和Pb(Ⅱ)的吸附特征研究

通过氧化-紫外老化的实验室模拟老化法对原始微塑料进行老化,研究原始和老化聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)和聚乳酸(PLA)微塑料在水溶液中对Cr(Ⅵ)、Pb(Ⅱ)的吸附特征。SEM、BET、XRD、XPS和FTIR结果表明,氧化-紫外老化法增加微塑料表面粗糙度、孔隙体积和含氧官能团。动力学和等温线吸附实验结果表明,原始微塑料和老化微塑料对Cr(Ⅵ)和Pb(Ⅱ)的吸附分别以单层的物理吸附和多层的化学吸附为主。微塑料对重金属Cr(Ⅵ)和Pb(Ⅱ)的吸附能力和吸附特点与微塑料种类有关。可生物降解微塑料PLA对Cr(Ⅵ)和Pb(Ⅱ)均表现出较强的吸附能力。

MCM-41负载磁铁矿纳米颗粒及其对Cu(Ⅱ)的吸附特征

本研究通过共沉淀法制备了MCM-41负载磁铁矿纳米颗粒(MCM-41/Mag),并研究了其结构、热稳定性及对Cu(Ⅱ)的吸附特征。MCM-41/Mag中磁铁矿纳米颗粒分布在MCM-41的外表面及介孔孔道内,w(磁铁矿)为17.33%的负载型样品(MCM-41/Mag_(0.3))的比表面积为631.6 m^(2)/g,远高于纯磁铁矿纳米颗粒(Mag-NPS)的91.1 m^(2)/g,这归因于磁铁矿纳米颗粒在MCM-41上良好的分散性及载体巨大的比表面积。DSC结果表明MCM-41/Mag_(0.3)中磁铁矿的相变温度显著高于Mag-NPS。MCM-41/Mag_(0.3)吸附Cu(Ⅱ)在120 min可达到平衡,其吸附等温线符合Sips模型,最大吸附量为10.44 mg/g,吸附机理包括化学吸附和物理吸附,部分Cu(Ⅱ)可与磁铁矿表面形成Fe—O—Cu共价键,部分Cu(Ⅱ)通过静电作用吸附在样品表面。MCM-41/Mag_(0.3)中单位磁铁矿对Cu(Ⅱ)的最大吸附量可达62.78 mg/g,显著高于文献报道的其他铁(氢)氧化物。由于其快的吸附速率和高的吸附能力,MCM-41/Mag_(0.3)可作为Cu(Ⅱ)吸附材料用于水体中重金属离子的去除。本研究结果有助于拓展磁铁矿在环境治理领域的应用并为开发性能良好的重金属吸附剂提供理论参考。

三钛酸钠晶须对Cu(Ⅱ),Co(Ⅱ),Pb(Ⅱ)的吸附行为研究

以3.0 mol/L HNO3活化后的三钛酸钠晶须为吸附剂,以电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)法为检测手段,探讨了静态条件下三钛酸钠晶须对Cu(Ⅱ),Co(Ⅱ),Pb(Ⅱ)的吸附和解脱行为,考察了影响其吸附和解脱的主要因素、三钛酸钠晶须对Cu(Ⅱ),Co(Ⅱ),Pb(Ⅱ)的吸附等温线及三钛酸钠晶须对其它几种离子吸附的情况。结果表明:在pH5.0下,0.250 0 g的三钛酸钠晶须对上述3种离子的吸附效果最好;在沸水浴中,以10 mL 3.0 mol/L的HCl作解脱剂,可实现3种离子的定量解脱;将其用于水样测定,加标回收率在91%到102%间。

镁改性水稻秸秆生物炭对酸性矿山废水中Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的吸附研究

为提高水稻秸秆生物炭对酸性矿山废水中重金属的去除能力,采用浸渍-热解法制备镁改性水稻秸秆生物炭(MBC)。通过批量吸附试验探究浸渍比、溶液pH、吸附时间及重金属离子初始浓度对MBC去除酸性矿山废水中Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的影响,并采用表征技术对吸附前后MBC的特征进行表征分析和探究潜在的吸附机理。结果表明,浸渍-热解法制备的MBC拥有更发达的孔隙结构。吸附试验表明,在浸渍比和溶液pH分别为2∶1和5.0时,MBC对10 mg/L的Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的去除达到最佳值,分别为93.58%和97.95%。此外,MBC去除Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的过程符合拟二级动力学模型和Langmuir吸附等温模型。根据Langmuir模型,MBC对Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)最大的吸附量分别为90.45 mg/g和138.50 mg/g。FTIR和XRD分析结果表明,MBC对Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的去除机理包含络合、共沉淀、离子交换及静电作用。五次再生后,MBC对Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的去除率分别为75.62%和80.16%,以上结果说明,MBC在处理含Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)酸性矿山废水方面具有很大的潜力。

羟胺强化Cu(Ⅱ)活化过氧乙酸降解有机染料

采用盐酸羟胺(HA)强化Cu(Ⅱ)活化过氧乙酸(PAA)降解亚甲基蓝(MB),考察了溶液初始pH值、反应物投加量及水环境中常见阴离子、天然有机物对HA/Cu(Ⅱ)/PAA体系去除MB效果的影响;通过鉴别体系中的主要活性物质,探究PAA在HA/Cu(Ⅱ)/PAA体系中的活化机理.结果表明:pH值为7.0条件下,当Cu(Ⅱ)和PAA投加量均为200μmol/L时,向Cu(Ⅱ)/PAA体系中加入400μmol/L的HA,经过30min的反应,MB的去除率可由14.7%增加到74.1%,降解速率由0.0047min^(-1)提高至0.2271min^(-1);HA的引入推动了Cu(Ⅱ)向Cu(Ⅰ)的转化,促进了PAA的催化分解,导致体系中生成更多的活性物种.基于自由基淬灭实验结果,羟基自由基(HO•)主导了MB的氧化降解.溶液pH值对MB降解影响较大,中性和弱碱性环境更有利于HA/Cu(Ⅱ)/PAA体系对MB的降解.共存Cl^(-)和HCO_(3)^(-)会抑制MB降解,而天然有机质对MB降解起一定促进作用.

氮掺杂介孔碳对含Pb(Ⅱ)隧洞施工废水的吸附性能

采用硬模板法制备氮掺杂介孔碳,分别采用比表面积分析仪、透射电镜、红外光谱仪和X射线光电子能谱分析表征材料结构及理化性质。将该材料应用于对2种隧洞施工废水中Pb(Ⅱ)的吸附,研究pH、反应时间对吸附效果的影响以及反应动力学、等温模型。研究发现,该体系的吸附动力学与二级动力学方程基本一致,其吸附特性与Langmuir和Temkin等温模型相适应。实验结果与表征结果表明,材料吸附Pb(Ⅱ)的过程涉及到静电作用、孔道扩散等物理吸附以及表面含氮官能团与Pb(Ⅱ)的化学吸附。2种废水中基于Langmuir模型的最大吸附量分别为493.5 mg/g和603.9 mg/g。吸附材料可通过HCl处理实现有效再生与重复利用。

泰妙菌素废盐活性炭的制备及吸附EDTA-Pb(Ⅱ)的研究

工业废水中的有机配体和重金属离子结合形成络合态重金属,络合态重金属的排放会导致严重的环境及人体健康问题。采用热解炭化法将医药固体废弃物——泰妙菌素废盐制备成废盐活性炭(WSAC)并用于去除模拟废水中的EDTA-Pb(Ⅱ),利用SEM、BET表征WSAC的性质;基于静态吸附试验研究了溶液初始pH、共存离子对WSAC吸附EDTA-Pb(Ⅱ)行为的影响;通过吸附动力学、等温线拟合,利用FTIR、TOC、Zeta电位等表征探究其吸附机理。结果表明:WSAC对EDTA-Pb(Ⅱ)的吸附过程符合伪一级动力学和Langmuir模型,吸附速率受物理过程主导且为单分子层均相吸附;随着pH的升高,WSAC对EDTA-Pb(Ⅱ)的吸附效果降低;共存阴离子的加入会与EDTA-Pb(Ⅱ)竞争吸附位点,对吸附起抑制作用;WSAC对EDTA-Pb(Ⅱ)的吸附机制主要为孔隙填充和静电吸附的协同作用。将WSAC用于吸附工业废水中的EDTA-Pb(Ⅱ),为泰妙菌素废盐的资源化利用提供一种途径,也为工业废水中EDTA-Pb(Ⅱ)的去除提供新方法。