Sesame Husk as Adsorbent for Copper(II) Ions Removal from Aqueous Solution

In this study, the adsorption behavior of copper(II) ions from aqueous solutions onto sesame husk (SH) was investigated. The effect of different parameters such as pH, contact time, adsorbent dosage, adsorbate concentration, temperature and agitation speed was studied. Thermodynamic parameters, equilibrium isotherms and kinetic data have been evaluated. The functional groups and surface morphology of SH adsorbent were characterized by FTIR and SEM. Adsorption equilibrium isotherms were expressed by Langmuir, Freundlich and Dubinin-Radushkevich (D-R) adsorption models and it was found that Langmuir adsorption model fits the experimental data better than Freundlich and D-R models. The adsorption can be best described by the pseudo second-order kinetic model.

高硫无烟煤制备柱状活性炭对Cu^(2+)的吸附规律及影响机制

高硫无烟煤燃烧时会产生大量硫氧化物,破坏大气环境,随着环保要求日益严格,需寻求高硫无烟煤由传统燃料向高端材料发展的途径。由于活性炭制备与应用在特定领域尚无技术指标,造成制备目标模糊,活性炭定向制备问题亟需解决。采用晋城地区高硫无烟煤,通过物理活化法制备,并采用磷酸浸渍处理,得到了比表面积1066.42 m^(2)/g(AC-1)和1568.79 m^(2)/g(AC-2)的2种活性炭。采用FTIR、XPS、SEM等方法进行表征。结果表明,AC-1的最几可孔径为1.688 nm,AC-2的最几可孔径为0.718 nm,前者具有更发达的介孔结构。以Cu^(2+)为吸附质研究2种活性炭的吸附性能。结果表明,AC-1的吸附性能显著优于AC-2,吸附行为由孔径分布和表面官能团含量2个因素共同决定。最佳吸附条件为pH=4,温度35℃,活性炭投加量0.30 g,吸附时间2 h。动力学研究表明2种活性炭对Cu^(2+)的吸附过程均由化学吸附而不是颗粒内扩散控制。吸附等温线拟合结果表明Langmuir等温模型不适用于AC-2,这可能与其以物理吸附为主导有关。本研究讨论活性炭孔隙分布和表面官能团含量对其吸附性能的影响,为高硫无烟煤定向制备具有良好水相重金属离子去除能力的活性炭提供指导。

凝胶法制备膨润土颗粒与吸附铜离子

为改善粉体膨润土成型条件,以钙基膨润土为原料,借助海藻酸钠与氯化钙交联作用,制备了膨润土凝胶颗粒,通过静态吸附实验探究了凝胶颗粒对Cu^(2+)在不同pH、投加量、时间、温度和初始浓度条件下的吸附效果。结果表明,在凝胶颗粒投加量为50 g/L,pH为5.3,初始Cu^(2+)质量浓度为100 mg/L时,90 min对Cu^(2+)去除率达90.06%。凝胶颗粒对Cu^(2+)吸附动力学符合拟二级动力学模型,吸附热力学符合Freundlich吸附等温模型。

水悬浮体系中凹凸棒石与Cu^(2+)作用机理

研究矿物吸附重金属性能和机理 ,对正确认识矿物吸附性质、环境矿物材料应用研究以及重金属环境化学行为具有重要理论和实际意义。凹凸棒石是重要粘土矿物之一 ,也是重要的环境矿物材料 ,其吸附净化功能潜在应用受到广泛关注。在制备凹凸棒石纯样基础上 ,进行了凹凸棒石吸附Cu2 + 单因素实验 ,吸附前后溶液pH值变化观测和吸附Cu2 + 后凹凸棒石表面结构高分辨透射电镜调查。结果表明 ,从表面来看 ,凹凸棒石对Cu2 + 的吸附性能主要受振荡速度、吸附时间、初始溶液pH值、吸附剂用量等因素影响 ,但实际上 ,凹凸棒石对Cu2 + 的吸附作用主要是凹凸棒石诱导的Cu2 + 水解沉淀作用以及凹凸棒石 (带负电荷 )与氢氧化铜 (带正电荷 )正负电荷胶体颗粒的互相作用 ,这有别于严格意义的矿物界面吸附作用。产生这种作用的机制在于凹凸棒石属于天然纳米矿物材料 ,具有较高的表面化学活性 ,凹凸棒石 -水悬浮体系中凹凸棒石表面水解呈现出碱性 ,结果导致吸附平衡水溶液pH值较初始水溶液有较大程度的升高 ,达到Cu2 + 水解基本完全的pH条件。

坡缕石粘土对有机染料的吸附热力学研究

将甘肃靖远坡缕石粘土分离提纯,通过静态吸附实验,研究了坡缕石对水中有机染料亚甲基蓝、结晶紫和苯胺蓝的吸附等温线,探讨了吸附热力学特征。实验结果显示,在实验温度范围内3种染料在坡缕石上的吸附在30min可达平衡,吸附等温线均能较好符合Langmuir模型,饱和吸附量大小顺序为:结晶紫>亚甲基蓝>苯胺蓝;吸附均为吸热过程,亚甲基蓝、结晶紫和苯胺蓝的吸附焓分别为15.52、9.26和2.59kJ/mol;吸附Gibbs函数约为-35～-30kJ/mol,吸附熵均大于零,吸附是自发过程。

改性沸石对铜吸附性能的研究

通过硝酸铵改性天然斜发沸石,探讨沸石投加量、温度、时间对铜的吸附效果、吸附特性及作用机理.结果表明:沸石改性后对铜的吸附效率显著提高,用量为100g/L时效益最好,最大吸附量为4 170.9mg/kg;Lang-muir和Freundlich都能较好地描述改性沸石对Cu2+的等温吸附过程,改性沸石对Cu2+的吸附反应是自发的化学吸附过程,吸附行为符合准二级动力学模型;Elovich方程模型拟合结果表明改性沸石对Cu2+的吸附过程近似非均相扩散过程;颗粒内扩散模型拟合结果表明颗粒内扩散在吸附过程中不是唯一的控速阶段.

坡缕石粘土对Cu^(2+)的吸附热力学

将坡缕石粘土分离提纯后作为吸附剂,通过对水中Cu2+的静态吸附实验,考察了时间及介质pH值对吸附效果的影响,并对吸附平衡和吸附热力学特征进行了探讨。结果表明:在实验条件下坡缕石粘土对水中的Cu2+离子具有较强的吸附作用,吸附平衡时间约为60 min,pH值对吸附效果有显著的影响,吸附量随pH值的升高而增加,当平衡溶液pH>7时吸附率超过99%;吸附平衡与Langmuir方程的符合程度优于D-R方程和Freundlich方程,由Langmuir方程拟合饱和吸附量为33.0～34.0 mg/g,由D-R方程得平均吸附能Es为13 kJ/mol,吸附过程为离子交换反应;吸附过程吸热,吸附焓为16.97 kJ/mol,吸附Gibbs函数在-27～-24 kJ/mol之间,吸附熵大于零,吸附过程可自发进行。

土壤胡敏酸与铜离子络合反应及吸附过程热力学特征的研究

供试三种不同土壤溶解态胡敏酸（HA）与Cu2+络合的稳定常数logK大小呈：黑垆土HA＞土HA＞黄绵土HA，logK的大小与pH、温度（T）及离子强度（I）有关；络合反应的热力学函数变化：标准自由能变△rGmθ＜0，标准焓变△rHmθ＜0，标准熵变△rSmθ＜0，表明络合是自发的放热反应，体系有序性增大。△rSmθ负值大小与logK呈相同次序，称为HA络合Cu2+过程中HA分子变形及络合物稳定性的熵效应。不同土壤非溶解态HA对Cu2+的吸附等温线可用Freundiich方程，单表面Langmuir方程及双表面Langmuir方程描述。吸附过程热力学函数变化：标准自由能变△Gmθ＜0，标准焓变△Hmθ＜0，标准嫡变△Smθ＞0，表明吸附是自发、放热、混乱度增大的过程，△Smθ值的大小可表征Cu2+在HA表面的熵状态，HA对Cu2+的吸附结构类似于扩散双电层结构。络合反应与吸附过程特征比较，其差异与二者的结合机制不同密切相关。

热处理对铁-镁电气石中固有电偶极矩的影响

对产自云南的电气石进行48 h和72 h热处理,然后在室温和液氮温度下对热处理前后的电气石进行X射线单晶结构分析,计算了电气石在48 h和72 h热处理前后X、Y、Z、T和B多面体的固有电偶极矩和单位晶胞的总固有电偶极矩,分析了铁的价态和热处理时间对多面体固有电偶极矩的影响。结果表明,随热处理时间的增加,样品中的Fe2+氧化为Fe3+;室温下,电气石的固有电偶极矩由未经热处理的5.12×10-29 C.m提高到热处理48 h的5.20×10-29 C.m和热处理72 h的5.39×10-29 C.m,液氮温度下,其固有电偶极矩由未经热处理的4.79×10-29 C.m下降到热处理48 h的4.68×10-29 C.m和热处理72 h的4.42×10-29 C.m;热处理电气石样品的固有电偶极矩随着环境温度的降低而减小,并在相同的温度间隔(室温到-100℃)内,固有电偶极矩的改变量随着热处理时间的延长而增大,因此热处理可以提高电气石的热释电性。

MCM-41中孔分子筛对铜离子吸附性能的研究

以MCM-41中孔分子筛(简称MCM-41)为吸附剂,对含Cu2+的溶液进行了静态吸附实验。结果表明:MCM-41对Cu2+的吸附量较大,约为283.0m g/g;Cu2+的去除率随吸附液pH的增大和吸附温度的升高而增加;MCM-41对Cu2+的吸附性能符合Langm u ir吸附方程的特征;Cu2+的吸附过程为自发的吸热吸附过程。

焦粉基碳吸附材料对铜(Ⅱ)离子的吸附特性

采用硝酸预氧化焦粉、氯化锌化学活化法制备了焦粉基碳吸附材料。考察了焦粉基碳吸附材料对水中铜(Ⅱ)离子的吸附特性。实验结果表明,焦粉基碳吸附材料吸附平衡时间90min,该吸附过程符合Langmuir型吸附模型;不同温度下的ΔHθ>0、ΔGθ<0,证实其吸附过程是一个自发吸热过程;ΔSθ>0,表明铜离子在固液界面有序性减小、混乱度增大。对实验数据进行数学模型拟合,二级相关系数R2=0.9991,显示吸附过程动力学与二级动力学模型相关性较好。

Cd^(2+)在甘肃靖远坡缕石粘土上的吸附作用研究

以提纯后的甘肃靖远坡缕石粘土作吸附剂,常温下对水中Cd2+进行吸附实验,考察了吸附时间、吸附剂用量、振荡速率及pH值对吸附效果的影响,并对吸附动力学过程和吸附平衡进行了探讨。XRD和红外光谱分析结果显示,原矿在提纯后杂质石英被有效分离,得到了坡缕石含量较高的提纯样品。吸附实验结果显示,约60min吸附反应可达平衡;pH值对吸附效果有显著影响,吸附率随pH值的升高而增加,当平衡溶液pH>8时吸附率超过99%;吸附过程与pseudo-second-order Lagergren动力学模型方程有较好的一致性,吸附平衡同时符合Langmuir和Freundlich等温吸附模型,由Langmuir方程得到饱和吸附量为31.65mg/g。

两种交联氨基淀粉对水中Cu^(2+)的吸附性能

研究了含C—N键的氨基淀粉(CAS)与含CN键的氨基淀粉(DAS)对重金属离子Cu2+的吸附性能,包括吸附动力学、吸附等温线和吸附热力学。结果表明CAS比DAS的吸附容量更大,Cu2+去除率更高;CAS适用的p H为5~7,DAS适用的p H为4~4.5;两者对Cu2+的吸附均符合拟二级动力学;CAS对Cu2+等温吸附符合Freundlich型,为非均相表面吸附;DAS吸附则是单层吸附;两种氨基淀粉对Cu2+的吸附过程均为吸热、熵增、自发的过程。

坡缕石黏土吸附水中Zn^(2+)的实验研究

研究了白银坡缕石黏土对水中Zn2+的吸附效果及吸附平衡的热力学特征。结果表明,在Zn2+质量浓度为50 mg/L和100 mg/L时坡缕石用量为8.0 g/L,吸附平衡时间约为60 min,吸附量随pH值的升高而增加,随离子强度的减小而增大;吸附平衡同时符合Langmuir和Freundlich方程,由Langmuir方程得饱和吸附量为21.9～23.1 mg/g,吸附过程为吸热,吸附Gibbs自由能在-24～-21 kJ/mol之间,吸附熵大于零,吸附过程可自发进行。

基于埃洛石的可降解水凝胶的制备及其吸附铜离子性能研究

以埃洛石、海藻酸钠和丙烯酸为功能单体,合成了基于埃洛石的可降解水凝胶复合材料,并用红外、扫描电镜对产物进行了表征,研究了复合材料对铜离子的静态吸附性能。结果表明,埃洛石的含量为10%时,在溶液pH=5.5,铜离子浓度为0.02mol/L,温度为30℃的条件下,其对铜离子的最大吸附容量为263.3mg/g。复合材料对铜离子的吸附符合准二级吸附动力学方程和朗格缪尔吸附等温线方程,对吸附热力学的研究结果表明:该复合材料对铜离子的吸附为放热过程,且是自发行为。

离子交换法分离铜酞菁废水中钼的实验研究

采用离子交换法分离铜酞菁废水中的钼,筛选出D301树脂分离性能最佳。通过静态吸附实验探讨树脂用量、溶液pH、初始浓度、吸附时间、温度等因素对吸附的影响。结果表明,树脂用量1 mL,pH=3.0,吸附时间18 h更适合作为吸附操作条件,提高初始浓度会使平衡吸附量增加,D301树脂吸附钼的过程符合Langmuir方程,为自发、熵增和吸热的过程。动态吸附实验得出,最佳进液流量为20 BV/h,树脂的饱和吸附量为181 mg/mL,钼的吸附率为31.5%。使用10%的氨水在2 BV/h的流量条件下对饱和树脂进行解吸,解吸剂用量5 BV时,解吸率可达84%,钼的富集倍数为152倍。

双变性淀粉吸附水溶液中铜离子的热力学和动力学研究

以自制的双变性淀粉为吸附剂,吸附水溶液中的铜离子,考察了温度、pH值、吸附时间、起始铜离子浓度对吸附性能的影响.结果显示,该吸附体系的温度为30℃,pH值为6,吸附平衡时间为60 m in,不同起始浓度条件下的吸附率均在96.97%以上.通过研究显示,该吸附体系动力学服从一级可逆动力学方程,热力学是一个自发的放热反应过程.

基于RCOO^(-+)N(CH_3)_3R'型两性树脂法的MDEA溶液离子净化研究

以RCOO^(-+)N(CH_3)_3R'为功能基团制备了一种两性交换树脂,对其孔结构、交换容量以及红外进行表征测试,通过阴阳离子的静态吸附实验,研究其对MDEA溶液中Fe^(3+)和C_2O_4^(2-)的等温吸附性能、吸附热力学以及动力学特性。结果表明,该树脂中两性基团含量基本相等,以介孔结构为主;等温吸附行为符合Langmuir模型,以内盐键为主要吸附位点等当量的吸附阴阳离子,对高价离子和有机酸根离子具有更高的吸附选择性;Fe^(3+)和C_2O_4^(2-)在两性树脂上的吸附符合以外扩散为控制步骤的Lagergren拟二级吸附模型,是混乱度减小的自发放热过程。

土壤胡敏素结构特征及对铜离子的吸附特性

以棕壤和赤红壤为供试土壤,在对土壤胡敏素进行结构表征的基础上,采用批量平衡法研究不同反应温度下其对铜离子(Cu^(2+))的吸附动力学和热力学特征,利用同步辐射X-射线吸收光谱技术探测了Cu^(2+)在胡敏素表面吸附的微观局域结构。结果表明:与胡敏酸相比,胡敏素具有较高的脂族性和极性,但其分子中甲氧基碳、羰基碳、木质素类化合物和酚类化合物的比例较低;随溶液Cu^(2+)浓度、接触时间和反应温度的增加,胡敏素对Cu^(2+)的吸附量也增加;吸附动力学曲线符合假二级动力学方程,吸附过程是需要能量和吸热的缔合反应;吸附等温线符合Freundlich和Langmuir方程,吸附反应是自发、吸热和自由度增加的过程;与胡敏酸类似,胡敏素表面吸附态Cu^(2+)是以扭曲的八面体构型存在,第一配位层(Cu-O)由原子间距为1.91～1.97?的4个O原子构成,第二配位层(Cu-C)由原子间距为2.80～2.83?的2个C原子组成,证实Cu^(2+)主要以内层复合物形式吸附在胡敏素表面的有机官能团上。上述结果指出,尽管胡敏素的化学组成不同于胡敏酸,但Cu^(2+)在这两种腐殖物质组分表面的局域配位结构相似。

改性香蕉皮对地下水中硝酸盐的吸附特征

利用香蕉皮(BP)为原料,制备盐酸改性香蕉皮(HABP)和香蕉皮负载铜离子(NCBP)吸附材料,评价三种材料对地下水中硝酸盐氮的吸附效果。试验结果表明:当pH分别为2、1和4时,吸附剂剂量分别为0.10、0.06和0.02g,反应时间为120min时,BP、HABP和NCBP三种材料对体积为50 mL质量浓度为20 mg/L含硝酸盐氮溶液的最高去除率分别为16.5%、57.6%和58.5%;共存离子对NO_3^--N吸附影响较小,其顺序为:Cl^-<SO_4^(2-)<HCO_3^-<HPO_4^(2-);伪二级动力学方程能较好地拟合三种材料对NO_3^--N的吸附动力学过程,揭示其吸附主要是离子交换吸附;Langmuir方程和Frenudlich方程均能较好地拟合三种材料对NO_3^--N的等温吸附过程,表明其吸附既有单分子层吸附又有多分子层吸附,BP、HABP和NCBP对的NO_3^--N最大吸附量分别为3.57、39.84和81.30mg/g。热力学研究表明,NO_3^--N在BP和HABP表面的吸附是一个自发,放热的物理吸附过程,在NCBP表面的吸附是一个自发,吸热既有化学吸附又有物理吸附过程。