电厂粉煤灰、炉渣和污泥复合陶粒对低浓度Pb^(2+)的吸附特性

针对重金属污染具有来源广、危害大等特点,通过以电厂废物(粉煤灰、炉渣)和脱水污泥为原料制备一种高效且价廉的陶粒吸附剂,采用吸附影响因素实验、解吸再生实验、吸附动力学模型和等温吸附模型的拟合以及陶粒表征分析,探究陶粒对Pb^(2+)的吸附特性,同时为实现废物资源化利用提供新思路.结果表明:陶粒去除Pb^(2+)的较佳吸附条件为粒径4 mm、pH 4.5~5.0、吸附时间360 min、吸附温度25℃.陶粒再生所用较佳解吸剂为0.5 mol/L的HCl溶液,较佳解吸时间和次数分别为120 min和5次,解吸5次后陶粒对Pb^(2+)的去除率为92.67%.此吸附过程更好地遵循了准二级动力学模型和Freundlich等温吸附模型.陶粒上的O-H、Si-O和金属氧化键在吸附Pb^(2+)的过程中起主要作用.陶粒吸附Pb^(2+)后,出现了新的物相Pb_(2)Cl_(3)OH和PbO,陶粒与Pb^(2+)之间发生化学吸附,为自发进行的放热反应.陶粒处理实际废水中Pb^(2+)的去除率可达93.70%,Pb^(2+)浓度由3.74 mg/L降至0.24 mg/L.研究显示,电厂粉煤灰、炉渣和污泥复合陶粒对Pb^(2+)具有一定的去除效果,可为以固体废物为原料制备的吸附剂在重金属废水处理应用中提供数据支撑.

玉米秸秆复合高吸水树脂的制备及对Pb^(2+)的吸附研究

以来源丰富的玉米秸秆、高岭土为原料,以丙烯酸、丙烯酰胺为聚合单体,通过水溶液聚合法制备了复合高吸水树脂,并用红外光谱(FT-IR)和扫描电镜(SEM)对其结构进行了表征分析。利用合成的复合高吸水树脂对含Pb^(2+)模拟废水进行了吸附研究,考察了复合高吸水树脂用量、Pb^(2+)初始浓度、吸附时间和溶液pH及对Pb^(2+)去除率的影响,最优条件下复合高吸水树脂对Pb^(2+)的去除率达88.57%,吸附Pb^(2+)后的复合高吸水树脂经处理后可循环使用。

好氧堆肥对生物炭理化性质及吸附Cd^(2+)稳定性的影响

生物炭可作为畜禽粪污好氧堆肥中去除重金属的功能材料,但堆体内部复杂的环境变化会影响生物炭的理化性质,从而影响其对重金属吸附的稳定性。将普通秸秆生物炭(BC)和磁性秸秆生物炭(FBC)置于牛粪中进行30 d好氧堆肥试验,研究两种生物炭基本理化性质及对Cd^(2+)吸附稳定性的影响。结果表明:堆肥处理使BC和FBC的比表面积分别增加20.56%和76.64%,总孔容分别下降2.36%和3.70%,平均孔径分别下降19.17%和46.54%,表面官能团发生变化,FBC的饱和磁化强度下降43.67%。堆肥后,饱和吸附Cd^(2+)的两种生物炭BC和FBC的TCLP提取态Cd(TCLP-Cd)占比和TCLP提取液pH(TCLP-pH)均呈下降趋势,其中TCLP-Cd占比分别从28.31%和22.85%显著下降至26.76%和13.85%(P<0.05),TCLP-pH分别从3.66和3.29显著下降至3.51和3.14。综上,堆肥老化改变了两种生物炭的理化性质,降低了其酸可提取态Cd的含量,提高了其吸附Cd 2+的稳定性,且FBC中Cd^(2+)的稳定性更强。

碳化处理对再生微粉吸附Pb^(2+)行为与机理的影响

随着工业的发展,大量含铅废弃物被排放到环境中,给水体带来了严重的污染。本研究采用经碳化处理的再生混凝土微粉(CRCF)作为吸附剂,针对硝酸铅配制的铅污染溶液开展吸附试验,并测试分析了吸附剂的物相、微观结构和稳定性。研究表明,CRCF对Pb^(2+)具有良好的吸附效果,24 h后可达到93.1%(质量分数,下同)的去除率;CRCF对Pb^(2+)的吸附稳定性较高,吸附后仅有极少量的Pb^(2+)浸出;吸附反应中,Pb^(2+)静电吸附在CRCF表面,与CRCF发生离子交换并在表面形成碳酸盐沉淀,最终主要以碳酸盐的形式固定在CRCF中;CRCF可作为一种低成本的Pb^(2+)高效吸附剂,可有效应用于含铅废水的治理,实现废物资源化再利用。

Pb^(2+)对掺杂硼硅酸盐玻璃中CsPbBr_(3)钙钛矿量子点发光性能的影响

硼硅酸盐玻璃包覆钙钛矿CsPbBr_(3)量子点(PQDs@glass)能够大幅提高PQDs的稳定性,使其在LED照明和显示技术中拥有广泛的应用空间。然而,玻璃包覆的同时也导致了PQDs发光强度与量子产率降低。本工作为提高其发光强度探讨了热诱导温度及Pb^(2+)的含量对PQDs@glass结构的影响,当热诱导温度为460℃,Pb^(2+)浓度为6 mol时,其发光强度最高。研究发现,Pb^(2+)浓度的增加会导致玻璃网状结构的致密化,改变玻璃组分的扩散行为,影响PQDs的析晶过程,导致PQDs@glass发光强度的变化。本工作得到量子产率高达95.6%的PQDs@glass,并实现了硼硅酸盐玻璃基质内PQDs的尺寸可控制备。结果表明,PQDs尺寸分布在10 nm左右,超过86%的颗粒尺寸在6~14 nm内,且具有优越的稳定性,经历10次室温至200℃热循环后,发光强度仍能保持初始强度的98.9%。最后,为了验证其在LED照明及显示领域的应用,将制备的量子点微晶玻璃粉料与二甲基硅氧烷(PDMS)混合,得到的LED器件性能优异,色域范围覆盖110%sRGB。本研究为PQDs@glass的大规模制备及其在LED器件领域的应用奠定了基础。

酸改性污泥基复合陶粒对Pb^(2+)的吸附性能研究

以污泥、磷尾矿和赤泥为原料制备陶粒,用盐酸、硝酸和柠檬酸进行改性,研究陶粒对水中Pb^(2+)的吸附效果,并通过扫描电镜(SEM)、表面基团、零电荷点(pHPZC)和傅里叶红外光谱(FTIR)分析陶粒对Pb^(2+)的吸附机理。结果表明,低浓度盐酸或硝酸改性陶粒对Pb^(2+)的去除率更好,柠檬酸改性陶粒对Pb^(2+)的去除率低于未改性陶粒。酸改性陶粒具有比表面积大、孔隙结构发达、酸性基团含量多、等电点低等特点,对Pb^(2+)的吸附同时存在物理吸附和化学吸附过程,可用作含Pb^(2+)废水的处理材料。

基于发夹DNA动态自组装树枝状聚合物放大策略的荧光传感体系测定水中Pb^(2+)的含量

基于GR-5脱氧核酶(GR-5 DNAzyme)对Pb^(2+)的特异性识别和发夹DNA动态自组装树枝状聚合物信号放大策略,构建了一种新型无酶、高灵敏检测Pb^(2+)的荧光传感体系。分别于95℃恒温孵育合成序列扩展GR-5 DNAzyme复合物(GR-5E-S,由GR-5 DNAzyme酶链GR-5E和底物链GR-5S合成)以及Y型骨架(由骨架链Y1、Y2、Y3合成),于25℃恒温孵育合成发夹三聚体(由Y型骨架和发夹链H1、H2、H3合成,其中发夹链H1上修饰有荧光团和猝灭团)。将水样4μL添加到96μL含400 nmol·L^(-1)GR-5E-S,400 nmol·L^(-1)发夹三聚体的反应溶液中,于25℃孵育40 min。当水样中存在Pb^(2+)时,GR-5E-S识别Pb^(2+),底物链被切割,酶链和底物链分开并释放出目标链T,目标链T与发夹链H1杂交触发动态自组装过程,生成树枝状聚合物,于520 nm处测量荧光强度。结果显示:建立的荧光传感体系可在40 min内完成检测;Pb^(2+)的浓度在0.1~10.0 nmol·L^(-1)内与对应的传感体系的荧光强度呈线性关系,检出限(3s/k)为19 pmol·L^(-1);按照标准加入法进行回收试验,回收率为98.0%~108%,测定值的相对标准偏差(n=5)不大于15%。

重金属Pb^(2+)对早熟禾种子萌发的影响

[目的]探究重金属铅对早熟禾种子萌发的影响。[方法]用不同浓度Pb^(2+)(20、40、60、80 mg/L)处理早熟禾种子,测定Pb2+对早熟禾种子萌发、叶绿素以及生根等指标的影响。[结果]随着Pb2+浓度的增加,草籽的萌发率、发芽指数降低,但降低趋势不明显。逐日萌发率在第3天出现高峰,早熟禾的根茎长度呈下降趋势。叶绿素a、叶绿素b含量降低明显,类胡萝卜素含量在Pb^(2+)浓度80 mg/L时增加。[结论]早熟禾种子的萌发率在Pb^(2+)浓度20~80 mg/L范围内受影响较小,而叶绿素含量、类胡萝卜素含量以及幼苗根茎的生长受到一定的抑制。

粉煤灰基P型沸石吸附水中Cu^(2+)和Cd^(2+)

以粉煤灰(FA)为原料经水热反应合成了P型沸石(Z-P).采用X射线荧光光谱仪、X射线衍射仪、场发射环境扫描电子显微镜、比表面孔径分析仪、傅里叶变换红外光谱仪和X射线光电子能谱对Z-P进行表征,并研究了其对Cu^(2+)和Cd^(2+)的吸附性能.结果表明,Z-P的BET比表面积和孔隙体积分别为38.46m^(2)/g和0.2180cm^(3)/g,均高于FA的1.273m^(2)/g和0.0120cm^(3)/g.FA、Z-P对Cu^(2+)和Cd^(2+)的吸附更符合拟二级动力学模型和Langmuir等温线模型.Z-P对Cu^(2+)和Cd^(2+)的最大吸附量分别为157.48,131.57mg/g,远高于于FA的30.88,25.47mg/g.Z-P对Cd^(2+)的循环再生吸附效果好,但对Cu^(2+)的循环再生吸附效果较差.离子强度对Z-P吸附Cu^(2+)和Cd^(2+)分别起促进和抑制作用.表明Z-P可以作为有效且廉价的Cu^(2+)、Cd^(2+)吸附剂,为FA的资源化利用和含Cu^(2+)、Cd^(2+)重金属离子废水吸附剂的开发提供了一种方法.

无机-有机复合材料沸石@聚丙烯酰胺的制备及对Pb^(2+)的吸附研究

重金属污染会引起严峻的环境问题。因此,必须对重金属离子进行测定,但由于重金属离子的含量低并受基体效应影响,检测前需要先将其分离富集。利用一锅法制备沸石@聚丙烯酰胺复合材料,将其作为分离富集材料,结合火焰原子吸收光谱仪,研究对Pb^(2+)的吸附性能。为了得到最佳的吸附性能,对制备条件中的沸石用量进行了优化,并对优化后的复合材料进行了扫描电镜、热重分析和比表面积表征。利用单一变量法,对固相萃取条件中的溶液pH值和振荡时间进行了优化。研究了复合材料在吸附Pb^(2+)过程中的动力学模型、等温线模型和热力学参数。结果表明:在沸石用量为333 mg/g,溶液pH值为5和振荡时间为80 min时,复合材料的吸附效率最佳;沸石@聚丙烯酰胺复合材料吸附Pb^(2+)的过程符合二级动力学和Freundlich模型,且在298.15 K时,热力学参数ΔH=15614.18 J/mol、ΔS=65.2 J/(mol·K)、ΔG=-1878.059 J/mol,是一个吸热且熵增的自发过程;此外,复合材料经过连续三次吸附和解吸实验,对Pb^(2+)的吸附量基本不变,且解吸率保持在89.7%以上,说明沸石@聚丙烯酰胺复合材料具有较好的再生性能。

复配修饰新疆灰漠土对Cd^(2+)的吸附性能研究

选用了两性离子型表面活性剂BS和阴离子型表面活性剂SDS,按照不同比例量配比,对新疆灰漠土进行了修饰,制备了8种修饰土样,以未经修饰的原土样(CK)为对照,在同样条件下分别对重金属离子Cd^(2+)的吸附性能进行了测试,通过Langmuir等温吸附模型描述Cd^(2+)在灰漠土中的吸附特征,结果表明以两性-阴离子表面活性剂体系复配修饰新疆灰漠土能够显著提升其对重金属离子Cd^(2+)的吸附性能。

ITO电极在水中超低水平Cd^(2+)检测中的应用

为了检测水质中痕量水平的Cd^(2+),以氧化铟锡(ITO)薄膜电极为工作电极,铂片和饱和甘汞电极(SCE)分别为对电极和参比电极,构建了针对Cd^(2+)的化学传感器。采用差分脉冲伏安法(DPV)对构筑的化学传感器在含Cd^(2+)的乙酸溶液(pH=4.5)中的灵敏度、选择性、检出限和长期稳定性进行了评价。研究结果表明,所构筑的化学传感平台对Cd^(2+)的灵敏度为24.61μA/μmol/L,Cd^(2+)的校准曲线方程为Y=24.61X+11.145,相关系数(R2)为0.994,检出限(LOD)为0.06μmol/L;干扰性实验结果表明,Zn^(2+)、Cu^(2+)、Pb^(2+)、Ag^(+)4种金属离子对Cd^(2+)的检测干扰较小;稳定性实验结果表明,所构建的针对Cd^(2+)的化学传感器具有良好的稳定性;实际水样检测表明,构建的化学传感器可以用来对自来水中Cd^(2+)进行检测。研究显示,所构建的针对Cd^(2+)的化学传感器可以用来检测水质中痕量Cd^(2+)。

锌有机骨架材料的合成及对水中Pb^(2+)的萃取性能研究

采用溶剂热法,利用5,11,17,23-四叔丁基-25,26,27,28-四羧基杯[4]芳烃、2,2′-联吡啶和六水合硝酸锌反应制备了一种锌的有机骨架材料(Zn-MOF),并对这种材料从溶液pH值、时间以及Pb^(2+)的初始浓度方面研究了其对Pb^(2+)萃取性能的影响。结果表明,在pH值为4~7范围内,Zn-MOF对Pb^(2+)的萃取效率均能达到99%。且能在20 min内对Pb^(2+)萃取达到平衡。随着Pb^(2+)初始浓度增大,Zn-MOF对Pb^(2+)的萃取容量增大,最大萃取量为243.57 mg·g^(-1)。同时,Zn-MOF对Pb^(2+)的萃取符合Langmuir等温模型和准二级动力学模型。

茶梗基活性炭的制备及其对水中重金属Cd^(2+)的吸附

以茶梗为原料,通过氯化锌活化-高温炭化法制备茶梗基活性炭,并以静态吸附法去除模拟废水中的Cd^(2+).考察吸附剂用量、Cd^(2+)初始质量浓度、溶液初始pH值等对茶梗基活性炭吸附Cd^(2+)效果的影响;通过红外光谱测定吸附前后的茶梗基活性炭的表面结构、吸附动力学及等吸附温模型拟合,结果表明,茶梗基活性炭对Cd^(2+)的吸附符合准二级动力学模型及Langmuir吸附等温模型.正交实验得出,茶梗基活性炭对Cd^(2+)吸附的最佳实验条件.

硝酸改性显著提高花生壳生物炭对Cd^(2+)的去除能力

本研究采用热分解的方法制备花生壳生物炭,并用乙醇、硝酸和高锰酸钾溶液对其进行改性。分别研究不同方法改性后生物炭吸附Cd^(2+)的性能对初始浓度、吸附时间和pH的响应特征并通过吸附热力学和动力学探索吸附机理。结果表明,改性后的花生壳生物炭对Cd^(2+)的吸附量和去除率明显提高。在花生壳投加量一定的情况下,综合分析得知硝酸改性后对Cd2+吸附效果最佳,吸附量为48.47 mg/g,去除率为96.94%。最佳条件为:Cd^(2+)初始浓度200 mg/L,pH为7,吸附时间120 min。

改性生物炭对Pb^(2+)和Cd^(2+)吸附性能及机理研究

分别通过磷酸、氢氧化钾、铁及微波对小麦秸秆生物炭进行改性,探究改性生物炭投加量、溶液初始pH及重金属离子浓度对重金属Pb^(2+)及Cd^(2+)的吸附影响及改性生物炭对重金属的吸附机理。结果表明,磷酸及氢氧化钾改性使生物炭表面坍塌且孔隙结构连通,铁改性使比表面积降低,微波改性使生物炭产生少量孔隙。磷酸改性促进-OH及C■O的生成,氢氧化钾及铁改性促进-OH的生成,微波改性对生物炭基团的影响较小。改性方法的优异性依次为磷酸改性、铁改性、氢氧化钾改性及微波改性,改性生物炭添加量的增加能够增强对于重金属的吸附,溶液pH为弱碱性时对于Pb^(2+)的吸附效果最佳,Cd^(2+)的吸附效果随着溶液pH增加而增大,Langmuir等温吸附方程能较好反映改性生物炭对于Pb^(2+)及Cd^(2+)的吸附。

天然斜发沸石吸附废水中Pb^(2+)、Cd^(2+)、Ni^(2+)、Zn^(2+)的试验研究

用山东潍坊涌泉天然斜发沸石对模拟含重金属离子Pb2+、Cd2+、Ni2+、Zn2+的废水分别进行了试验研究。结果表明,该地天然斜发沸石对废水中的Pb2+有较高的去除率,可以作为重金属离子Pb2+的吸附剂使用。

天然及改性膨润土吸附废水中Pb^(2+)、Ni^(2+)、Cd^(2+)的试验研究

用山东潍坊涌泉某膨润土厂生产的天然钙基膨润土和改性膨润土对模拟含Pb2+、Ni2+、Cd2+的废水分别进行了试验研究。结果表明,该厂的天然钙基膨润土和改性膨润土对废水中的Pb2+、Ni2+、Cd2+有较高的去除率,可以作为重金属离子Pb2+、Ni2+、Cd2+的吸附剂使用。

粉煤灰及膨润土对Ni^(2+),Zn^(2+),Cd^(2+),Pb^(2+)的吸附研究

研究了粉煤灰和膨润土对溶液中有毒重金属离子Ni^(2+)、Zn^(2+)、Pb^(2+)、Cd^(2+)的吸附能力。动态吸附试验显示,吸附过程是快速的。试验结果表明:粉煤灰对Zn^(2+)的吸附能力和膨润土相当,对Ni^(2+)、Cd^(2+)的吸附能力均大于膨润土。平衡吸附模型说明在高浓度下,Ni^(2+)、Zn^(2+)、Pd^(2+)在粉煤灰中,Ni^(2+)、Pd^(2+)在膨润土中的吸附符合Langmuir模式。试验还表明:随着吸附剂中Ni^(2+)、Zn^(2+)、Pb^(2+)、Cd含量增加,粉煤灰和膨润土对Ni^(2+)、Zn^(2+)、Pb^(2+)、Cd^(2+)的吸附百分率下降。

多胺化核桃壳对Cd^(2+)的吸附性能研究

采用超支化聚乙烯亚胺(HBPEI)改性核桃壳(多胺化核桃壳)处理含Cd^(2+)模拟废水。考察了pH、多胺化核桃壳质量浓度、Cd^(2+)溶液初始质量浓度以及吸附时间对Cd^(2+)吸附行为的影响。结果发现:多胺化核桃壳在pH为9.5时,吸附量达到最大,吸附达到平衡的时间为120 min。吸附过程具有准二级动力学的特征,且以化学吸附为主,为单层吸附。当吸附温度在25℃、Cd^(2+)初始质量浓度为1 000 mg/L时,多胺化核桃壳对Cd^(2+)的吸附量可达640.16 mg/g,远远高于相同条件下未改性核桃壳对Cd^(2+)的吸附量(166.96 mg/g),显示其超强的吸附能力。经过5次吸附-解吸附-再吸附后,多胺化核桃壳对Cd^(2+)的去除率仍保持在90%以上,说明吸附剂具有很好的可循环性。