Thermodynamic and Kinetic Studies of Effective Adsorption of 2,4,6-trichlorophenol onto Calcine Mg/Al-CO_3 Layered Double Hydroxide

Adsorption of 2, 4, 6-trichlorophenol（TCP） onto the calcined Mg/Al-CO_3 layered double hydroxide（CLDH） was investigated. The prepared Mg/Al-CO_3 layered double hydroxide（LDH） and CLDH were characterized by powder X-ray diffraction（XRD） and thermo gravimetric analyzer-differential scanning calorimeters（TG-DSC）. Moreover, 2,4,6-trichlorophenol（TCP） was removed effectively（94.7% of removal percentage in 9h） under the optimized experimental conditions. The adsorption kinetics data fitted the pseudosecond-order model well. The Freundlich, Langmuir, and Tempkin adsorption models were applied to the experimental equilibrium adsorption data at different temperatures of solution. The adsorption data fitted the Freundlieh adsorption isotherm with good values of the correlation coefficient. A mechanism of the adsorption process is proposed according to the intraparticle diffusion model, which indicates that the overall rate of adsorption can be described as three steps.

AB24在MgAl-LDO上的吸附性能及机理研究

本文探讨了nMg/nAl=3的水滑石焙烧产物（MgAl-LDO）对染料酸性黑24（AB24）的吸附性能及其机理。考察了不同因素对MgAl-LDO吸附AB24性能的影响，并研究了吸附过程的热力学和动力学机理。实验结果表明：MgAl-LDO对AB24具有优异的吸附性能，在298 K，pH=10条件下，1.0 g·L^-1 MgAl-LDO对1 000 mg·L^-1 AB24溶液的吸附容量和去除率分别达到998.31 mg·g^-1和99.83%。动力学和热力学研究表明：MgAl-LDO对AB24的吸附过程同时符合Langmuir和Freundlich等温吸附方程，并且是个放热、自发的过程。计算所得的吉布斯自由能绝对值在10-15 kJ·mol^-1，这主要是由染料分子与水滑石层板的氢键作用产生，结合Materials Studio 5.5软件模拟AB24染料分子在MgAl-LDHs上的排列分布，推测MgAl-LDO对AB24的吸附机理是表面吸附（占优势）与层间插层的协同作用。同时，该吸附过程符合准二级反应动力学模型。

结构调节剂辅助水热法制备分等级Mg-Al水滑石焙烧产物及其Cr(VI)吸附性能

以廉价的硝酸镁为镁源、硝酸铝为铝源、尿素为沉淀剂,分子量或化学结构不同的P123、F127和聚丙烯酸钠为结构调节剂,采用水热均相沉淀—焙烧法成功地制备出系列分等级多孔Mg-Al水滑石焙烧产物(LDOs)。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、氮气吸附-脱附和UV紫外分光光度计等手段,对产物的物相、形貌和织构性质及其对重金属Cr(VI)的吸附性能进行了比较表征和测试。研究发现,以P123为结构调节剂时制备的微米级椭球体和棒状结构共存的LDO的比表面积为131.8m2/g、孔容为0.31cm3/g、平均孔径为9.6nm,一定条件下其对Cr(VI)的平衡吸附量达46.5mg/g,该吸附过程符合拟二级动力学模型。

焙烧Mg-Al水滑石水泥浆涂层对钢筋氯离子腐蚀的缓蚀性能

本工作研究了焙烧Mg-Al水滑石(LDO)水泥浆涂层对钢筋氯离子腐蚀的缓蚀性能。将焙烧Mg-Al水滑石材料添加到水泥浆中制备了复合水泥浆涂层,并涂覆在钢筋表面。由等温吸附实验、线性极化测试(LP)、电化学阻抗谱测试(EIS)研究了在混凝土模拟孔溶液中复合水泥浆涂层对钢筋氯离子腐蚀的缓蚀性能;此外,采用X射线衍射仪(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)检测了吸附实验前后水泥浆的物相变化,探讨了焙烧Mg-Al水滑石水泥浆涂层对钢筋氯离子腐蚀的缓蚀机理。结果表明,LDO的掺入能显著提高水泥浆体对氯离子的饱和吸附量,且随着LDO掺量的增加,复合水泥浆涂层的综合阻锈效果增强。复合LDO涂层缓释机理归因于层状结构的复原使其能有效地吸附氯离子并释放氢氧根离子,从而能有效阻止氯离子的侵蚀。

镁铝水滑石的焙烧筛选及磷吸附机理综合实验设计

针对水体富营养化问题,设计了镁铝水滑石的焙烧筛选、结构表征及磷吸附机理研究的综合实验。该实验考察了不同温度制备的焙烧镁铝水滑石(LDO)的除磷性能,筛选出500℃焙烧制备的镁铝水滑石(LDO-500)作为后续磷吸附研究,并对吸附磷前后的LDO-500进行了FTIR、XRD和SEM结构表征,探索了其吸附机理。不仅能让学生熟悉并掌握多种分析仪器的操作技能,还可提升学生的科研素养,增强其科研思维能力。

层状氢氧化镁铝对染料酸性橙Ⅱ的脱色性能

分别用层状氢氧化镁铝(LDHs)和焙烧层状氢氧化镁铝(CLDH)作为吸附剂,吸附脱除水溶液中染料酸性橙Ⅱ,考察了Mg/Al物质的量之比、吸附剂的投加量、脱色时间、初始pH值等因素对脱色率的影响.结果表明,以Mg/Al物质的量之比为3制得的层状氢氧化镁铝对酸性橙Ⅱ溶液的脱色效果最好;室温下,3.0 g·L-1LDHs和1.0 g·L-1的CLDH对浓度为70 mg·L-1的染料的脱色率分别达96.97%和99.88%;焙烧态的层状氢氧化镁铝在脱色时用量更少、脱色反应更迅速、适用的pH范围更广、脱色性能更好;饱和吸附后的LDHs用高温热解法再生,吸附性能良好,随再生次数增多,脱色率下降.

层状氢氧化镁铝焙烧产物对SCN^-的吸附性能

研究了层状氢氧化镁铝焙烧产物对SCN-的吸附行为,考察了焙烧温度、吸附温度、时间、pH值等因素对吸附的影响.在SCN-初始浓度为25 mg/L,温度为40℃,焙烧物投加量为2 g/L,pH值为6的条件下,4 h达到吸附平衡,SCN-脱除率可达96.91%.吸附过程符合Langmu ir等温方程式,主要是单分子层的吸热吸附.

热改性层状双氢氧化物吸附除Cr(Ⅵ)性能(英文)

通过共沉淀法制备得到镁铝层状双氢氧化物(LDHs),并在450℃高温下进行热改性处理(即C-LDHs)。系统性比较了上述两种材料除Cr(Ⅵ)的吸附动力学及等温线模型,并考察温度、p H、Cr(Ⅵ)初始浓度等重要因素对吸附效果的影响。使用XRD、SEM、FT-IR和TG-DTG等对两种吸附材料进行了表面特性表征。结果表明,热改性后C-LDHs的表面性质发生了巨大变化。但其吸附过程仍符合Langmuir吸附等温式。C-LDHs对Cr(Ⅵ)的最大吸附量为105.26 mg·g-1,远大于LDHs的吸附量(20.66 mg·g-1)。本文结果表明,对层状双氢氧化物进行经济方便的热改性可大幅度增强其对Cr(Ⅵ)的吸附性能,对层状双氢氧化物的工业化应用具有重要的参考价值。

焙烧镁铝水滑石对棉粕水提液中棉酚的吸附性能及吸附机理研究

棉酚是天然存在的多酚醛化合物,因抗癌抗病毒等生物活性,引起科学和医学领域的广泛关注。实验采用共沉淀法制备镁铝水滑石并通过焙烧得焙烧水滑石,以焙烧产物作为吸附剂吸附棉酚,研究了吸附洗脱性能,并对吸附机理进行探讨。实验结果表明,焙烧水滑石对棉酚的吸附符合Freundlich等温线,动力学过程遵守伪二级速率方程,XRD结果表明吸附为表面吸附,p H和FT-IR、XPS结果表明静电相互作用和氢键为主要作用力。90%的乙醇洗脱率达60%,HPLC分析从棉粕中提取的棉酚纯度达86.06%。吸附剂在前三次热循环再生中重复使用性能较好。

Mg-Al水滑石对偶氮染料活性艳红X-3B的脱色性能研究

采用共沉淀法合成出一系列镁铝摩尔比不同的碳酸根型水滑石(LDHs),经500℃高温煅烧制备出镁铝复合氧化物CLDH,并用X-射线、红外光谱对它们进行表征。考查了吸附剂投加量、反应时间、初始pH值等因素对LDHs和CLDH处理阴离子染料活性艳红X-3B模拟废水效果的影响,并对吸附机理进行探讨。实验结果表明:以镁铝摩尔比为3∶1时制得的水滑石对活性艳红X-3B溶液的脱色效果最好。水滑石LDHs及其焙烧产物CLDH对活性艳红X-3B染料均具有较好的吸附性能,最佳反应时间分别为60 min和30 min;在较宽的pH范围内二者的脱色性能稳定,且CLDH对该染料的吸附效果要优于LDHs。LDHs及CLDH对活性艳红X-3B的吸附结果符合Langmuir吸附等温式,25℃下饱和吸附量分别为263.77 mg/g和875.23 mg/g。LDHs及CLDH的吸附机理分别为离子交换和层状结构重建。饱和吸附后的CLDH用高温热解法再生,吸附性能良好,随再生次数增多,脱色率下降。

类水滑石Mg/Zn/Al焙烧产物对高氯酸盐的吸附

利用类水滑石Mg/Zn/Al的焙烧产物对ClO-4进行吸附性能研究,通过类水滑石表面结构X射线衍射分析并探讨其吸附等温、动力学模型,并研究了焙烧温度、Mg/Zn/Al质量比、溶液pH值、吸附时间及吸附剂投加量等因素对类水滑石Mg/Zn/Al吸附ClO-4的性能影响.结果表明在500℃下焙烧4 h,Mg/Zn/Al质量比为2∶1∶1的类水滑石对ClO-4去除效果较好,吸附容量最大且对溶液pH值有较好的适用范围.经500℃焙烧的类水滑石吸附ClO-4的动力学拟合结果符合二级反应动力学模型,吸附等温线符合Langmuir及Freundlich吸附等温模型.

酸性湖蓝7在LDO上吸附性能及机理的研究

探讨了Mg/Al=3的水滑石焙烧产物(MgAl-LDO)对染料酸性湖蓝7(AB7)的吸附性能及其机理.考察了不同因素对MgAl-LDO吸附AB7性能的影响,并研究了吸附过程的热力学机理.实验结果表明:MgAl-LDO对AB7具有优异的吸附性能,在288 K,pH=6.74条件下,0.33 g·L-1 MgAl-LDO对150 mg·L-1AB7溶液的吸附容量和去除率分别达到446.9 mg·g-1和99.31%.热力学研究表明:MgAl-LDO对AB7的吸附过程同时符合Langmuir和Freundlich等温吸附方程,并且是个放热、自发的过程.计算所得的吉布斯自由能绝对值在8～10 kJ·mol-1,这主要是由染料分子与水滑石层板的氢键作用产生,结合Materials Studio 5.5软件模拟AB7染料分子在MgAl-LDHs上的排列分布,推测MgAl-LDO对AB7的吸附机理是表面吸附作用.同时,经4次回收,LDO对AB7的去除率仍达到85%以上.