Characteristics of Phosphorus Adsorption with Boiler Slag and Process Optimization

[Objective] This study aimed to investigate the characteristics of phosphorus adsorption on boiler slag and optimize the adsorption process. [Method] Boiler slag was used as an adsorbent in the single-grade adsorption process to dispose the rural domestic sewage. During the course, phosphorus adsorption kinetics and thermodynamics, adsorption operating curve and the minimum boiler slag dosage were analyzed and calculated. [Result] Langmuir adsorption isotherm could be applied to describe the absorption of phosphorus with boiler slag, and the absorption kinetics was confirmed with the pseudo second-order equation. The maximum absorption quantity and the initial absorption rate increased with the rise of temperature, reaching up to 0.159 1 mg/g and 0.169 8 mg/(g·min) respectively at 40 ℃. Thermodynamic variables ΔG0<0 and ΔH0>0 indicated that the entire process was a spontaneous endothermic reaction, and high temperature would facilitate the reaction of absorption. In the single grade adsorption, the minimum adsorbent dosage decreased as the temperature rose; at 40 ℃ the optimum mass ratio of boiler slag to wastewater was 3.31 kg/m3. [Conclusion] The adsorption process with boiler slag as adsorbent is an economical and effective approach for treating rural domestic sewage.

Adsorption Capacity of Expansion Graphite for Xylenol Orange

Expansion graphite (EG) processing of an expanded volume of 400 mL/g was prepared with 50 mesh crude graphite after chemical oxidation intercalation of potassium permanganate and vitriol, and its adsorption kinetics and thermodynamics characteristics for xylenol orange (XO) was investigated. In thermodynamic study, adsorption isotherm and free energy change (⊿G°) were detected and calculated, respectively. Influence of ionic strength on adsorbance was investigated. Kinetic studies were carried out with a series of XO concentration under different temperatures, and the data were simulated with pseudo first-order and second-order kinetic model, respectively. Results illustrate: adsorption of EG for XO is a spontaneous process, and adsorption isotherm is type II;equilibrium adsorbance increases with the increase of ionic strength. Kinetic studies show that the kinetic data can be delineated by pseudo second-order kinetic model. Initial adsorption rate increases with the increase of temperature. Adsorption activation energy is less than 20 kJ/mol;physical adsorption is the major mode of the overall adsorption process.

Fe3O4@Zr-MOF的制备及其去除废水中氨氮的性能和机理分析

为高效去除废水中的氨氮,采用水热法合成了四氧化三铁@锆基金属有机框架(Fe_(3)O_(4)@Zr-MOF)材料,采用SEM、XRD、BET等技术对其进行了表征,通过静态吸附试验探究了吸附材料投加量、氨氮初始浓度、pH值、反应时间对模拟废水中氨氮吸附效果的影响,并进行了吸附等温线及吸附动力学拟合,最后采用FTIR、XPS法对其吸附机理进行了分析。结果表明:在中性条件下Fe_(3)O_(4)@Zr-MOF投加量为1 g/L时,其对模拟废水中的氨氮具有较好的吸附效果,吸附过程在6 h基本达到平衡;当氨氮初始浓度为50 mg/L时,Fe_(3)O_(4)@Zr-MOF对氨氮的平衡吸附量为47.18 mg/g,去除率为94.41%;吸附等温线拟合结果表明Fe_(3)O_(4)@Zr-MOF吸附水体中氨氮符合Langmuir吸附模型(R^(2)=0.981),该吸附行为是发生在吸附剂表面的单分子层吸附;吸附动力学拟合结果表明伪二阶动力学曲线(R^(2)=0.993)对试验数据有更优的拟合效果,该吸附为典型的化学吸附;使用0.5 mol/L的HCl作为解吸剂进行解吸再生试验,5次循环后吸附量及解吸率分别仅下降了6.63%和4.85%,表明该复合材料有良好的重复使用性能;Fe_(3)O_(4)@Zr-MOF吸附氨氮的吸附机理为Fe—O—Fe、Zr—O—Zr通过配体交换作用形成了Fe—O—N、Zr—O—N,从而能够高效吸附水体中的氨氮。该研究可为吸附材料的开发与应用提供参考。

湘东南东风岩体锆石U-Pb年代学、Hf同位素组成及稀土矿床特征

文章对湘东南地区的东风岩体进行了锆石LA-ICPMS U-Pb年龄、Hf同位素以及岩石地球化学分析,以研究岩石成因及形成构造背景,并对东风风化壳离子吸附型重稀土矿的成因进行了探讨。东风岩体2件二长花岗岩的锆石U-Pb年龄为(433.5±2.6)Ma和(432.0±2.5)Ma,显示为加里东晚期。东风岩体锆石ε_(Hf)(t)值介于-5.12~-7.45,计算得到二阶段地幔亏损模式年龄(T_(DM2))介于1714~1882 Ma,显示其成岩物质为壳源的特征。东风岩体的地球化学特征显示其为高钾钙碱性、强过铝质的花岗岩,在成因类型判别图解中显示为S型花岗岩,构造背景判别图解显示为后碰撞构造环境。综合东风岩体花岗岩的地球化学特征和Hf同位素特征,笔者认为,东风岩体形成于扬子板块与华夏板块陆内汇聚的后碰撞伸展环境,为增厚地壳减压熔融和软流圈地幔上涌诱发古老地壳物质重熔形成的S型花岗岩。东风稀土矿床为一个由富轻稀土元素的母岩经风化后形成的大型重稀土矿床,富含稀土元素的高Y型花岗岩母岩为矿床的形成提供了重要物质基础,气候及地形地貌条件为稀土元素发生淋滤迁移和吸附富集提供了重要保证。

碳气凝胶及其复合材料的环境应用研究进展

碳气凝胶是一类密度极低且具有丰富多孔结构的新型材料。国内外学者围绕碳气凝胶及其复合材料的设计制备和环境应用开展了大量的研究工作。梳理总结了碳气凝胶及其复合材料应用于环境治理的最新进展,包括吸附去除污染物、油水分离和催化降解污染物,阐述了碳气凝胶及其复合材料组成、结构和性能之间的关系,分析材料对不同污染物的吸附、吸收和降解机制,梳理总结了现有材料的优缺点。未来研究的重点方向包括:进一步优选低成本的有机固体废弃物作为制备材料的碳源,发展低成本、规模化的材料制备方法;定向调控材料组成、结构和活性位点进而提升其性能和可循环性;结合全面的经济技术分析和环境影响评价,将碳气凝胶及其复合材料推广应用到大气、土壤和水体污染的修复。

基于小角X射线散射构造煤孔隙结构的研究

为研究不同变形程度构造煤的孔隙结构特征，采用小角X射线散射（SAXS）和低温氮吸附相结合的方法，分析了重庆中梁山南矿不同类型构造煤的孔径、孔体积、比表面积和表面分形维数等参数的变化规律。SAXS研究结果表明，随着煤的变形程度增强，C射线散射强度增大，煤中微孔比例增加，最可几孔径减小，孔隙表面分形维数增大，这与低温氮吸附的结果一致。但由于两种方法的测试原理不同，SAXS所测孔隙比表面积高出低温氮吸附结果1～2个数量级。

天然沸石对铵吸附能力的生物再生试验研究

用浙江缙云的天然斜发沸石在实验室进行了吸附铵饱和沸石的生物再生静态试验 ,经过73d生物作用和离子交换作用 ,饱和沸石对铵的吸附能力恢复了 61%～ 85 %;在云南滇池流域进行了吸附大量铵的沸石的生物再生现场中试试验 ,经过 4～ 6个月的自然生物再生过程 ,沸石对铵的吸附能力恢复了 2 2 %～ 36%。

氢氧化镁对水溶性阴离子染料废水脱色的研究

本文研究了氢氧化镁对水溶性阴离子染料模拟废水的脱色规律及机理.结果表明镁盐法具有优异的脱色效果.例如,染料浓度100mg·l^(-1),镁盐投加量1000mg·1^(-1),用CaO调至pH10.9—11.5,十种被研究的水溶性阴离子染料的脱色平均值在99%以上.吸附机理属于离子吸附.

纯化及羧化多壁碳纳米管吸附铀的研究

对商品多壁碳纳米管(MWNTs)进行纯化及硝酸羧化处理,并对其分别进行热重及红外表征。研究了纯化和羧化MWNTs对溶液中铀的吸附行为,考察了介质酸度、温度、吸附时间、溶液中铀的初始质量浓度对吸附容量的影响。实验结果表明,有质量比约为10%的羧基成功接枝于MWNTs,羧化MWNTs比纯化MWNTs表面更为粗糙,且出现羧基的特征红外波数为2 913cm-1及1 641cm-1。在pH=3.0～6.0范围内,2种MWNTs对铀的吸附量随着pH和平衡浓度的增大而升高,反应时间与温度对吸附容量的影响不大。2种MWNTs的等温吸附及热力学模型研究表明,吸附反应符合Freundlich和Langmuir方程,在最佳条件下,静态平衡吸附量分别为47.81mg/g和89.09mg/g。

岩溶地下河系统石灰石对BTEX的吸附动力学和热力学

石油类单环芳香烃BTEX是岩溶地下水中常见的有机污染物,但有关BTEX与石灰石的吸附研究报道很少。文中利用静态吸附实验,研究了桂林寨底地下河系统石灰石含水介质对汽油组分BTEX化合物的吸附动力学和吸附热力学。结果表明：（1）石灰石含水介质对BTEX具有明显的吸附性,BTEX实验吸附容量介于0.004~0.061mg/g,大小顺序为甲苯〉苯〉间对二甲苯〉邻二甲苯〉乙苯,其动力学过程适合用假二级动力学模型描述,表明乙苯和二甲苯的吸附速率明显高于甲苯和苯,模型预测的BTEX吸附容量介于0.005~0.067mg/g,大小顺序与实验结果一致。（2）BTEX在石灰石含水介质中的吸附热力学符合Freundlich模型及其特例Linear模型,Freundlich常数介于0.076 4~0.189 3[mg/g][L/mg]1/n,1/n介于0.943 4~0.970 1,BTEX分配系数为0.002 3~0.021 2L/g。BTEX吸附能力顺序为间对二甲苯〉乙苯〉邻二甲苯〉甲苯〉苯。然而,石灰石与BTEX之间的吸附等温线不适合用Langmuir模型描述。这项研究能够为深入探讨BTEX在西南岩溶地下水中的迁移与归宿机制提供科学依据。

铜负载树脂去除电解锰废水中高浓度氨氮的研究

采用自制的铜负载D113树脂处理电解锰废水中高浓度氨氮,通过静态吸附试验,确定了最佳吸附与再生条件。模拟电解锰废水中氨氮的质量浓度为1 141.07 mg/L,在最佳试验条件下通过三级吸附交换,出水氨氮质量浓度为11 mg/L,达到GB 8978—1996《污水综合排放标准》要求,去除率达到99%;以1.5 mol/L的H2SO4作为再生剂对吸附饱和的树脂进行脱附再生,再生液多次脱附再生后可回用于电解锰生产工艺中,同时实现了废水的有效治理和资源的回收利用。

轻烃组分在Al_2O_3色谱柱的不可逆吸附研究

研究了Al2O3/KCl,Al2O3/S,Al2O3/M3种Al2O3毛细管色谱柱在轻烃组分分析中不可逆吸附行为,定量考察了柱温、载气流速、进样量等对C3～C;烃类组分在不同类型Al2O3色谱桂上不可逆吸附的影响.结果表明：不同类型Al2O3毛细管色谱柱对轻烃组分的不可逆吸附存在明显差异,烷烃和单烯烃的不可逆吸附现象不明显,炔烃和二烯烃等极性较强的组分存在一定程度的不可逆吸附,其中丙二烯、1,2-丁二烯和丙炔等组分在S型与M型Al2O3色谱柱上的不可逆吸附最为显著.温度和载气流速影响不可逆吸附的程度,进样量对不可逆吸附没有明显的影响.不可逆吸附导致部分炔烃和二烯烃组分测定的相对质量校正因子高于理论值,对这些组分的定量造成影响,采用校正面积归一法定量有利于提高分析结果的准确性.

氮掺杂含钛高炉渣的矿物特征及降解吸附性能研究

为了实现含钛高炉渣的资源化利用,利用其含有的Ti O2可制备光催化降解药剂的特点,以攀钢含钛高炉废渣为原料掺杂硝酸铵,采用高能球磨法,在300℃煅烧2 h,制得氮掺杂含钛高炉渣催化剂。利用X射线衍射、X射线荧光光谱、扫描电子显微镜和电子背散射衍射分析对N-TBFSx-300催化剂进行了表征,并研究了影响N-TBFS5.0-300降解吸附Cr(Ⅵ)的因素。结果表明,光催化剂N-TBFS5.0-300用量、溶液Cr(Ⅵ)初始浓度、溶液pH值和反应时间等4因素中,pH值对N-TBFS5.0-300催化降解吸附Cr(Ⅵ)的影响最大,其次是反应时间,然后是光催化剂用量和溶液Cr(Ⅵ)初始浓度;光催化剂N-TBFS5.0-300在室温和照明下对水中Cr(Ⅵ)光催化吸附的最佳pH=1.5,反应时间为3 h,对重铬酸钾溶液浓度为20 mg/L的模拟废水的降解吸附率达97.80%,饱和降解吸附容量约为0.01 g/g。

植物废料吸附含铬污废水的研究进展

六价铬(Cr(VI))是最危险的无机毒物之一,会引起人体致癌、诱导有机体突变及对肝脏的损伤。水体铬污染已危及环境和人类健康。含铬污水吸附处理方法是一种运用广泛且卓有成效的方法。商业活性炭因其表面积大、高吸附性能和表面活性大成为重金属优良的吸附材料,但其成本较高,而来自农业废弃物或植物的吸附材料具有来源丰富、成本低廉、处理简单和吸附能力强等特点,是比较经济的吸附材料。对近年来含Cr(VI)污水吸附处理的研究文献进行分析,比较了来自植物的各类廉价吸附材料,并对此类吸附材料的吸附容量、影响因素(pH值、接触时间、温度、金属初始浓度)、改性方法、再生利用和吸附机理进行了分析和总结,为进一步研究提供参考。

霍林河褐煤吸附铬离子的实验研究

为寻找一种廉价高效的处理含铬废水的吸附剂,用Freundlich等温式研究了霍林河褐煤吸附铬离子的等温吸附过程。根据Clapeyron-Clausius方程获得了较小的吸附热,ΔH仅为-5.83 kJ/mol,表明褐煤吸附铬离子是物理吸附过程。同时研究了酸度、溶液浓度及吸附时间对褐煤吸附铬离子的影响。结果表明:随着pH值增加,平衡吸附量减小;当pH为2、铬离子的质量浓度为50 mg/L、吸附100 min时,吸附量可达3.8 mg/g。用褐煤进行含铬废水的处理具有一定的实际意义。

瓦斯压力影响下煤岩力学性质与冲击能量指数演化规律及机制

深部煤层冲击地压诱发瓦斯涌出、突出事故频繁发生,对井下安全生产带来了巨大威胁,厘清瓦斯对煤岩力学性质、冲击倾向性演化规律是建立有效防治手段的基础。运用物理试验方法,基于自主研发的可视化煤岩流−固耦合试验系统,研究瓦斯压力影响的煤岩吸附、力学性质及碎块分布规律,分析瓦斯影响的煤岩冲击能指数演化特征与机制。结果表明:具有强冲击倾向性煤岩的瓦斯等温吸附曲线符合Langmuir模型,随瓦斯压力升高,煤岩软化特性越发明显,弹性模量、软化模量均呈阶段性降低,瓦斯对二者在煤岩峰值前后具有不同的影响效果且存在临界压力,试样破坏形式呈“脆性张拉→剪切→张拉+塑性流动”过渡,冲击能指数与试样碎块尺度均呈先减小后增大的“V”形变化特征,破碎后具有更多盈余能;含瓦斯煤岩小尺度碎块是灾害发生的客观条件,瓦斯膨胀能为煤体动态失稳提供了额外的能量,增大了冲击地压发生过程的强动力性和破坏性,这种煤岩基质骨架与瓦斯运移的固−流耦合降低了冲击地压发生的临界指标且具有更高的致灾潜能。研究成果与启示为进一步判定深部高瓦斯煤层灾变倾向并建立行之有效的防治手段提供了试验基础和研究思路。

改性蒙脱土对刚果红的吸附性能研究

以内蒙古赤峰市天然钙基蒙脱土为原料,经碳酸钠钠化改性后,再用十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)对其进行有机改性处理,制备有机蒙脱土。通过XRD衍射和红外光谱表征不同样品微观结构和谱学性能,并以刚果红为目标污染物,对比研究了不同类型蒙脱土的吸附性能。研究表明,CTAC改性蒙脱土的层间距明显变大,并对刚果红溶液具有较好的吸附性能,在p H=2.15、刚果红初始质量浓度为50 mg/L、振荡时间为2 h的条件下,CTAC-MMT对刚果红的吸附率可达到99.99%。

施用城市污泥堆肥对土壤中Cu^(2+)吸附行为的影响

以施用城市污泥堆肥的土壤为对象,研究添加不同量污泥堆肥后土壤中重金属含量变化和土壤对Cu^(2+)的吸附能力的变化.结果表明:施用污泥堆肥后,在不同处理水平下,除Cd外,土壤中各重金属含量均不超过原有含量水平,重金属污染风险较小;土壤对Cu^(2+)的吸附模型符合Langmuir方程,其相关系数R2均大于0.9,属于单分子吸附;污泥堆肥施用量低于2 000 kg/亩时比较适宜,在此添加量下,土壤中肥效增加明显,同时可有效减少土壤对Cu^(2+)的吸附.

高比表面积介孔γ-Al_2O_3纳米颗粒的制备及其对Cl^-的吸附

在干法室温常压状态下,利用滚压振动磨大批量制备尺度在50~80nm的铝纳米颗粒。铝纳米颗粒在超声波作用下发生水解反应、经干燥、焙烧后制备出具有纳米结构的介孔γ-Al2O3(比表面积高达406.9m2/g)。采用X射线衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、场发射扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和比表面测定(BET)等技术对介孔纳米γ-Al2O3样品进行表征。并取0.2g不同条件下制备的介孔纳米γ-Al2O3,考察其对Cl-的吸附性能。实验结果表明,所制备的介孔纳米γ-Al2O3具有高比表面积、孔径大小均匀和高温稳定性。在焙烧温度为400℃、保温4h的条件下制备的介孔纳米γ-Al2O3对Cl-的吸附效率最高,对Cl-的去除率为14.03%。

柚子皮对模拟放射性废水中钍(IV)的选择性吸附

采用柚子皮作为生物吸附剂,在对模拟的放射性废水的单种金属元素溶液吸附研究中,柚子皮表现出对镧锕系金属离子的高效吸附;在对多种金属元素的混合溶液吸附研究中,柚子皮表现出对钍离子的高效选择性吸附。结果表明,Th^(4+)的质量浓度100 mg/L、初始pH 4、吸附剂浓度3.5 g/L、粒径150~200目、吸附时间120 min时,柚子皮吸附剂对Th^(4+)的去除率可达94.87%,最大吸附量43.01 mg/g。柚子皮对Th^(4+)的吸附行为符合Langmuir等温模型,吸附属于单分子层吸附。柚子皮对钍(IV)的吸附行为符合拟二级动力学模型。