槐木活性炭吸附Pb^(2+)工艺的响应面法优化

低成本高效活性炭吸附剂在废水处理中起着至关重要的作用。可再生的树枝是制备高效吸附剂的“零”成本原料。以刺槐树枝为原料,采用水蒸气活化法制备槐树活性炭。为最大化提高活性炭的利用率,以吸附量为指标,采用响应面法优化槐木活性炭吸附Pb^(2+)工艺。结果表明:3 cm×8 cm左右槐树枝段,在110℃下干燥3天后在600℃恒温炭化60 min的槐木炭,再在650℃下恒温活化80 min,水蒸气流量为30 g·h^(-1),制得槐木活性炭。其对Pb(NO_(3))_(2)吸附的最佳工艺:吸附温度29.8℃、吸附时间64.1 min和料液比1.1 mL·g^(-1)。该条件下吸附量预测值为137.9 mg·g^(-1),3个因素的显著性由大到小依次为:料液比、吸附温度、吸附时间。验证性实验表明:吸附量平均值为135.0 mg·g^(-1),与预测值的相对误差为2.10%,实验值与模型预测值拟合性良好。

基于稻壳的改性生物硅材料制备及对Pb^(2+)的吸附性能研究

以稻壳硅和Pb^(2+)为研究对象,利用稻壳灰、稀盐酸、浓硫酸等药剂提取BSi,制备了SO 3 H-BSi,并通过FT-IR、XRD、SEM等表征方法分析了材料的物理、化学特性。利用制备的BSi和SO 3 H-BSi吸附水溶液中的Pb^(2+),通过考察pH值、离子强度等影响因素,研究改性前后材料对Pb^(2+)的吸附性能。实验结果表明:磺酸基改性后促进了Pb^(2+)的吸附,吸附速率、吸附量均得到明显提高;碱性条件有利于Pb^(2+)的吸附;无论是BSi还是SO 3 H-BSi对Pb^(2+)的吸附过程更符合伪二阶动力学模型,SO 3 H-BSi对Pb^(2+)的等温吸附过程更符合Freundilch模型,说明Pb^(2+)在SO 3 H-BSi的表面属于多层均质吸附。

不同pH下有机酸对针铁矿和膨润土吸附Cd^(2+)、Pb^(2+)的影响

用平衡吸附法研究了不同pH下,三种有机酸(乙酸、酒石酸和柠檬酸)对针铁矿和膨润土等温吸附Cd2+、Pb2+的影响。结果表明:在加入的Cd2+、Pb2+浓度分别小于0.2 mmol L-1和4.0 mmol L-1时,针铁矿和膨润土吸附平衡体系的pH随加入重金属浓度的增加而降低,膨润土体系的pH降低更明显。在有机酸作用下,pH对针铁矿和膨润土吸附Cd2+、Pb2+的影响差异显著。3<pH<4.5时,针铁矿Cd2+的吸附率很小;4.5<pH<8时,Cd2+吸附率明显上升,并趋向饱和吸附。针铁矿Pb2+的吸附率从pH3时开始上升,pH5.5时其吸附率基本稳定于95%。三种有机酸作用下,膨润土Cd2+的吸附率均从40%(pH3时)缓慢地上升;pH8时吸附率近90%。pH3时,加入各有机酸的膨润土Pb2+吸附率均在60%左右;pH6时,加入柠檬酸的上升至80%,其他处理均上升至95%。不同pH下,膨润土Cd2+、Pb2+吸附率的变幅为40%~90%,而针铁矿的为3%~90%;有机酸对促进针铁矿吸附Cd2+和Pb2+的影响大小顺序均为:柠檬酸>酒石酸>乙酸,其对膨润土吸附的影响差异不明显。

苦荞麸皮微粉对Pb^(2+)、Cd^(2+)、Hg^(2+)的吸附特性研究

目的:研究苦荞麸皮微粉对金属混合液中Pb2+、Cd2+、Hg2+的吸附能力。方法:苦荞麸经过超微粉碎处理得到苦荞微粉,观察金属混合液的初始浓度、模拟人体胃肠环境的pH条件、苦荞麸的粒径对苦荞微粉吸附金属混合液中Pb2+、Cd2+、Hg2+能力的影响。结果:当三种金属离子的初始浓度都为100 mg/L时,苦荞微粉A(d(0,5)=79.777μm)对Pb2+、Cd2+、Hg2+的吸附量分别为0.356、2.872、12.755 mg/g;在Pb2+、Cd2+、Hg2+初始浓度分别为10、100、50 mg/L的金属混合液中,苦荞微粉A在pH7时对Pb2+、Cd2+、Hg2+的吸附量为0.176、3.371、1.882 mg/g,是在pH2时的1.14、13.72、0.52倍;苦荞微粉C(d(0,5)=20.621μm)对Pb2+、Cd2+、Hg2+的吸附量为0.232、3.493、1.702 mg/g,是粗粉的4.83、1.32、4.71倍。结论:苦荞微粉对Pb2+、Cd2+、Hg2+具有较好的吸附能力,包括物理吸附和化学吸附,各金属离子之间存在竞争作用;超微粉碎处理使苦荞麸对Pb2+、Cd2+、Hg2+的吸附能力增强。

秸秆-污泥基活性炭的制备及其对吸附Pb^(2+)的研究

基于实验室制备秸秆-污泥基活性炭和中小城镇生活垃圾双解技术的研究,开发了一套制备水稻秸秆-污泥基活性炭的成套装置,并在最佳条件下制备得到了秸秆-污泥基活性炭。实验结果表明,秸秆-污泥基活性炭主要官能团有—OH、—C=C—、C—O,比表面积为902.6 m2/g,总孔容为0.303 0 cm3/g,微孔容为0.205 0 cm3/g。考察了活性炭对Pb2+的吸附效果的影响,结果表明,在吸附时间为200 min、pH为6、活性炭投加量为6 g/L的条件下对Pb2+的吸附量为12.79 mg/g,吸附过程符合二级吸附动力学模型。

聚酯无纺布支撑CaAlg/CaSiO3@SiO2的制备及其对Pb^2+的吸附

通过化学交联法制备聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维支撑的硅酸钙/海藻酸钙(PET-s-CaAlg/CaSiO 3@SiO 2)复合材料,其表面含介孔二氧化硅。采用3D超景深光学显微镜、扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和比表面积测试(BET)对PET-s-CaAlg/CaSiO 3@SiO 2复合材料进行表征测试。从SEM照片可以看到材料表面出现150~200 nm大小的介孔SiO 2,红外光谱分析表明材料表面形成了Si—OH结构,BET分析表明材料的比表面积显著增加。探讨了该纤维复合材料吸附Pb^2+的各种影响因素,如Pb^2+初始浓度、温度、溶液pH值。结果表明,PET-s-CaAlg/CaSiO 3@SiO 2对Pb^2+表现出良好的吸附性能,对Pb^2+的吸附动力学符合准二级动力学模型,饱和吸附量达到58.33 mg/g。Pb^2+吸附过程为放热过程,低温有利于吸附。溶液pH值通过影响PET-s-CaAlg/CaSiO 3@SiO 2表面官能团的电离及Pb^2+的水解程度影响其吸附量,其最佳吸附pH值为4.0~6.0。

淀粉基絮凝剂的制备及其对污水中Pb^(2+)的去除研究

以红薯淀粉、丙烯腈(AN)为主要原料,硝酸铈铵为引发剂,得到腈基淀粉微球,再用N,N-二甲基甲酰胺作为溶剂,在反相溶液中以盐酸羟胺还原,得到拥有大量氨基的改性淀粉絮凝剂。通过对该絮凝剂的红外表征、形貌观察、孔径分布和比表面积测试,可初步判断其吸附的有效官能团—NH_2和—OH是存在的,初步获得吸附所需的孔径分布和比表面积。由此特性,完成以硝酸铅配制模拟吸附溶液,探讨其在不同投入量、pH值及吸附时间等条件下对Pb^(2+)的吸附能力,从而达到最佳的吸附率,确立优化条件,对西安市昆明路和汉城湖污水中的Pb^(2+)进行吸附,其吸附率约在60%左右。

不同理化预处理对麦秸Pb2+吸附的影响

以麦秸为研究对象,利用碱处理、微波处理、酸处理和水热处理等手段制备不同预处理的麦秸样本,探究其微观结构、化学组分变化以及Pb^2+吸附效果差异,以期为研究麦秸Pb^2+吸附机理、提高吸附效果提供理论依据。结果表明:经水热、硫酸、磷酸双氧水、微波、碱和碱双氧水等不同理化预处理的麦秸,其Pb^2+吸附量分别为1.01、1.51、3.99、6.57、9.56、9.76 mg/g。酸性条件可以有效去除半纤维素,微波处理对麦秸组分的改变相对较弱,碱性条件主要有利于去除木质素,双氧水进一步增强了对木质素的降解作用。定量分析结果表明,麦秸化学组分质量分数与Pb^2+吸附量存在一定量化关系,其中半纤维素质量分数与Pb^2+吸附量间呈正相关,木质纤维组分影响麦秸Pb^2+吸附的重要性从大到小依次为:AIL(酸不溶木质素)、半纤维素、木质素、其他组分、纤维素、ASL(酸溶木质素),表明半纤维素和木质素在麦秸Pb^2+吸附中占据权重最高。

钢渣基多孔地质聚合物的性能优化及去除Pb^(2+)效果研究

以钢渣为主要矿物原料制备钢渣基多孔地质聚合物(PGS),采用正交试验对PGS的制备工艺进行优化。通过极差分析研究水玻璃掺量、H_(2)O_(2)掺量、H_(2)O掺量以及固化温度这四个因素对PGS的总孔隙率、抗压强度、体积吸水率、表观孔径以及比表面积的影响规律。选择优化样品为吸附剂,进行Pb^(2+)静态吸附实验,最终得到最佳工艺参数。结果表明:固化温度对PGS的物理性能与孔结构影响最显著。当水玻璃掺量为20.4%,H_(2)O_(2)掺量为4%,H_(2)O掺量为60%,固化温度为50℃时,制备的PGS对Pb^(2+)的去除率可达到99.48%,饱和吸附量达到19.896mg/g,同时吸附过程符合准二级动力学模型,主要受化学作用控制。

硅藻壳作为吸附剂对废水中Pb2+的吸附作用研究

Pb^2+通过神经系统、造血系统、肝肾及心血管系统等危害人体健康,Pb^2+污染已引起了广泛的关注。在众多治理方法中,吸附法因其方便快捷,处理效果好,吸附剂种类多的特点而被广泛应用。文章采用硅藻壳作为吸附剂研究了其对Pb^2+的吸附效果及影响因素。实验结果表明,吸附时间为120min时能达到平衡吸附,常温条件下,转速为100rpm时,吸附效果最好。此外,硅藻壳对Pb^2+具有选择性吸附的作用。

含聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯刷的丝瓜络合成及吸附性能

以表面含溴的丝瓜络为大分子引发剂（loofah-Br）,溴化铜（Cu Br2）/五甲基二乙烯基三胺（PMDETA）/抗坏血酸（VC）为催化体系,通过电子转移活化再生催化原子转移自由基聚合（ARGET-ATRP）方法,制备了含聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯刷的丝瓜络接枝共聚物loofah-g-PDMAEMA;采用傅里叶红外光谱（FTIR）及热重分析（TGA）对其结构和性能进行了表征;考察了loofah-g-PDMAEMA吸附Pb^（2＋）的主要影响因素和对Pb^（2＋）的重复吸附性能。结果表明,loofah-g-PDMAEMA对Pb^（2＋）的最佳吸附条件为：温度30℃、pH=5.5、吸附时间5 h,在该条件下最大吸附量可达107.8mg/g;吸附过程符合准二级动力学模型;经过4次重复使用后,吸附量可达首次吸附量的84.73%。

掺杂二硫化钼的壳聚糖水凝胶的制备及水处理中吸附性能的研究

以壳聚糖及其衍生物为原料,N,N'-亚甲基双丙烯酰胺(BIS)为交联剂,过硫酸铵(APS)为引发剂,加入MoS2-PEG纳米粉末,制备出具有网状结构的复合凝胶.通过改变吸附时间、温度、PH、投入量等影响吸附效果的因素,考察复合凝胶对废水中重金属离子吸附性能.结果表明:当二硫化钼与壳聚糖的掺杂比为0.8:1(mg/g),投入量为3g,吸附条件PH为4,吸附时间为24h,吸附温度为45℃时,对Pb^2+吸附能力最强.

新疆棕漠土无机胶体对Pb^(2+)的吸附特征研究

本文选用采自新疆阿克苏地区典型的棕漠土壤,用模拟吸附方法研究棕漠土无机胶体在不同阴阳离子作用下对Pb2+的吸附特征,得出:棕漠土无机胶体对铅的等温吸附曲线可以用Langmuir等温方程式很好的拟合,解吸后,铅在胶体内的残余量与加入溶液的浓度呈很好的一次函数关系;随着加入支持电解质浓度的增加,胶体对铅的吸附量逐渐减少;阳离子对土壤无机胶体吸附铅的影响为:K+>NH4+>Na+;阴离子对铅吸附影响为Cl->NO3-。

电解锰渣基方沸石的制备及其对Pb^2+的吸附性能

以电解锰渣为原料,经过“弱酸除杂-碱融活化-室温陈化-晶化”水热合成反应体系,在分别外加铝源和硅源的条件下制备方沸石ANA-A及ANA-S,运用XRF、XRD、SEM-EDS和BET等表征手段对2种方沸石的化学组成、晶相结构、微观形貌和比表面积进行分析。结果表明:在煅烧温度750℃、合成温度180℃、水热反应时间8 h的条件下,外加铝源和硅源均可合成方沸石。进一步研究2种沸石对水溶液中Pb^2+的静态吸附性能,其所合成的电解锰渣基ANA-A及ANA-S方沸石均可以很好地用Langmuir等温模型拟合,属于单分子层吸附,饱和吸附量分别为161.29,185.19 mg/g,对初始浓度为100 mg/L的Pb^2+去除率分别为93.69%和95.47%,且均符合Lagergren准二级动力学模型,属于化学吸附;两者中ANA-S的吸附效果更好。

磁性污泥基生物炭对Pb^(2+)的吸附性能

为克服湿法制备磁性生物炭颗粒时团聚严重、固液分离困难、热解前需消耗大量能源脱水干化的问题,本研究以市政污泥为原料,通过无溶剂法热解制备了磁性污泥基生物炭(MSBC-2),并利用SEM、FTIR、XPS、VMS和Raman等方法对产物的表面结构与特征进行了表征。基于序批实验,分析了pH、温度、背景离子强度、生物炭投加量对该吸附材料的Pb^(2+)吸附性能的影响,并进行了吸附动力学、吸附等温线及吸附热力学研究。结果表明:MSBC-2的Pb^(2+)去除率随pH及温度的升高而升高,pH>4后去除率基本不变,离子强度对Pb^(2+)去除率基本无影响。MSBC-2对Pb^(2+)的吸附行为符合准二级动力学模型及Langmuir模型,表明吸附过程的限速步骤为化学反应,吸附为单分子层吸附;MSBC-2的反应速率常数k_(2)是未改性生物炭的4.1倍,25℃时最大理论吸附容量为113.36 mg·g^(−1),高于大多数湿法制备的磁性生物炭;该吸附过程非自发、吸热且熵增过程;MSBC-2对Pb^(2+)的吸附机理主要包括表面络合、离子交换和物理吸附。

丁二酰化香蕉纤维素对Pb^(2+)的吸附性能及其结构表征

研究了丁二酸酐修饰的香蕉纤维素对水溶液中Pb^(2+)的吸附特性,明确改性香蕉纤维素吸附剂的添加量、溶液pH值、温度及Pb^(2+)初始质量浓度对吸附效果的影响,并探讨吸附过程的动力学特征。结果表明,改性香蕉纤维素对Pb^(2+)吸附的最佳pH值为5.0,单位吸附量随吸附剂添加量的减小、Pb^(2+)初始质量浓度的增加而增加。在优化试验条件下,1 g/L的吸附剂在30℃时,对pH5的50 m L 100 mg/L Pb^(2+)溶液中,单位吸附量达到44.3 mg/g。改性香蕉纤维素对Pb^(2+)的吸附动力学模型符合准二级动力学模型,拟合系数在0.999以上。结合傅里叶红外光谱、扫描电镜-热重分析和X射线衍射分析手段,发现改性香蕉纤维素对Pb^(2+)的吸附以物理吸附为主,同时包括螯合作用、离子交换等化学吸附及颗粒内扩散等过程。

磁性生物质炭制备方法及其对水体Pb^(2+)吸附特性的影响

为了获得兼具磁分离和优良吸附性能的环境友好型吸附材料,以杉木(FW)为原材料制备生物质炭(FWBC),分别用沉淀法、浸渍法制得磁性生物质炭FWFe(2)、FWFe(3)。通过元素分析、磁性分析、SEM-EDS、XRD、FTIR等手段表征生物质炭吸附前后特性。研究了FWFe(2)、FWFe(3)对水中Pb^(2+)的吸附特性,探讨了2种磁化方法吸附Pb^(2+)的机理。结果表明:磁化后的生物质炭含有Fe_(3)O_(4)颗粒。FWFe(2)和FWFe(3)的饱和磁化强度分别为35.59,27.76 emu/g,具有良好的磁分离能力。FWFe(2)、FWFe(3)吸附Pb^(2+)的过程符合准二级动力学和Langmuir等温吸附模型。FWFe(2)的吸附性能明显优于FWFe(3)和FWBC,平衡吸附量达到817.64 mg/g,是FWBC的12倍。采用沉淀法磁化的生物质炭可有效提高对水体Pb^(2+)的吸附。吸附机理主要包括离子交换和金属(氢)碳酸盐共沉淀、物理吸附、与表面官能团的络合反应。研究结果有利于推进农林废弃生物质的资源化利用及磁性生物质炭在环境中的实际应用。

水洗处理对秸秆生物质炭吸附解吸Cd^(2+)和Pb^(2+)的特性影响

水洗处理在不影响生物质炭性质的前提下,可以去除附着在其表面的热解副产物,从而保证对重金属离子的去除能力。以小麦和玉米秸秆为原料,比较两种秸秆类生物质炭对溶液Cd^(2+)和Pb^(2+)的吸附解吸特点及其水溶性盐分含量的影响。结果表明,小麦和玉米秸秆生物质炭对Cd^(2+)和Pb^(2+)的吸附过程均更好地符合准二级动力学方程和Langmuir方程。小麦秸秆生物质炭对Cd^(2+)和Pb^(2+)的最大吸附量达12.82 mg g^(-1)和9.91 mg g^(-1),为玉米秸秆吸附量的1.31~1.76倍和1.06~1.53倍。洗脱水溶性盐分可以降低生物质炭对Cd^(2+)和Pb^(2+)的吸附,水洗后小麦秸秆和玉米秸秆生物质炭对Cd^(2+)的最大吸附量分别降低42.36%和60.13%,对Pb^(2+)的最大吸附量分别降低29.47%和62.72%。水洗处理提高了两种秸秆生物质炭对Cd^(2+)和Pb^(2+)的解吸率,其中小麦秸秆生物质炭提高幅度较大,由原来对Cd^(2+)的解吸率为1.84%~13.05%提高到7.88%~20.19%,对Pb^(2+)的解吸率为1.57%~11.82%提高到6.34%~16.94%。因此,可溶性盐分在秸秆生物质炭吸附Cd^(2+)和Pb^(2+)的过程中具有重要作用,该研究结果将为制备高效修复重金属污染土壤的生物质材料提供技术支撑。