羟基锆交联膨润土的制备与表征

以宁明膨润土酸化改性制备的活性白土为原料,通过均匀设计制备出羟基锆交联膨润土,并用XRD、SEM、BET、电位滴定等方法对其进行结构和性能表征,最后讨论分析了制备条件对结构与性能的影响。

改性茶叶渣/膨润土复合材料对饮水中硝酸盐的吸附性能

利用茶叶渣和膨润土为原料,通过水热合成法制备新型复合材料,评价该材料对饮水中硝酸盐的吸附效果。试验结果表明,材料的制备条件对硝酸盐去除率有较大影响,茶叶渣和膨润土经5%盐酸酸化后,将1.5g的混合粉末(茶叶渣和膨润土的质量比为1∶1)加入到100mL浓度为1.0mol/L的氯氧化锆溶液中,经0.03mol/L的十六烷基三甲基溴化铵修饰后制备的复合材料,对25mg/L硝酸盐的吸附效果最好,其最大去除率为44.9%。相对原材料,硝酸盐去除率分别提高6.4倍和7.9倍。另外,溶液特征也对硝酸盐去除率有一定影响,当pH为2.0、吸附剂剂量为20g/L、反应时间为120min、硝酸盐初始浓度为150mg/L时,改性茶叶渣/膨润土复合材料对硝酸盐的最大吸附量为13.07mg/g。

羟基锆交联膨润土的制备与酯化催化性能研究

以广西宁明膨润土为原料进行提纯与改性 ,制备出羟基锆交联膨润土 ,并研究了羟基锆交联膨润土在醋酸正丁酯合成反应中的酯化催化性能 .实验结果表明 ,羟基锆交联膨润土具有比较优良的酯化催化性能 ,其酯化催化转化率为 79.81 % .

微波改性锆-铝柱撑膨润土对水中Cr(Ⅵ)的吸附

以膨润土为原料,通过微波辐射加热法制备锆-铝柱撑膨润土(MZAPB)吸附剂,研究了MZAPB加入量、溶液pH、吸附时间、温度等因素对Cr(Ⅵ)吸附效果的影响。研究结果表明:当溶液初始Cr(Ⅵ)质量浓度为25mg/L、MZAPB加入量为10g/L、溶液pH为5.6、吸附温度25℃、吸附时间为60 min时,Cr(Ⅵ)的去除率可达到98%以上;MZAPB对含Cr(Ⅵ)模拟废水具有较好的处理效果且在60 min内达到Cr(Ⅵ)吸附平衡;吸附等温线可以用Langmuir方程进行较好的拟合。

超声辅助锆柱撑膨润土吸附刚果红的研究

为了提高锆柱撑膨润土(Zirconium Pillar Bentonite,Zr-Bent)对刚果红(Congo Red,CR)的吸附速率和吸附能力,采用超声辅助Zr-Bent强化吸附CR,并建立吸附预测模型,优化其反应条件,探究超声辅助吸附机理。结果表明,相较于Zr-Bent单独处理,超声辅助Zr-Bent吸附可使吸附速率提高11倍,去除率提高10.3%。根据Box-Behnken响应面优化实验结果,当pH6.0、吸附时间为10 min、吸附剂投加量为1.5 g/L时,CR去除率可达99.6%。对建立的预测模型进行验证,CR实际去除率为99.8%,预测精度高。根据SEM、BET检测和吸附动力学分析,超声不但改变了吸附剂的结构,同时能加快化学吸附的液-固相传质过程。

锆负载量对锆镁改性膨润土吸附水中磷酸盐的影响

制备了锆氧化物(ZrO_2)含量分别为2.98%、7.81%、13.73%和33.70%的4种锆镁改性膨润土,并考察了锆负载量对锆镁改性膨润土吸附水中磷酸盐的影响.结果表明,较高的吸附剂投加量有利于水中磷酸盐被锆镁改性膨润土所吸附去除.锆镁改性膨润土吸附水中磷酸盐的动力学过程符合准二级动力学模型.锆镁改性膨润土对水中磷酸盐的吸附等温行为可以采用Langmuir、Freundlich和Dubinin-Redushckevich (D-R)等温吸附模型进行描述.增加溶液pH值不会导致锆镁改性膨润土对水中磷酸盐吸附能力的下降.锆镁改性膨润土对水中磷酸盐的吸附能力随其锆含量的增加而增加.但是,从总体上,锆镁改性膨润土中单位质量ZrO_2对水中磷酸盐的最大吸附量则随其锆含量的增加而降低.研究结果说明,锆镁改性膨润土适合作为一种吸附剂去除水中的磷酸盐,较高的锆负载量有利于增强锆镁改性膨润土吸附水中磷酸盐的能力,而较低的锆负载量则有利于提高锆镁改性膨润土中单位质量ZrO_2对水中磷酸盐的吸附能力.

锆柱撑膨润土对水中磷的吸附和再生性能研究

以膨润土为原料,采用浸渍法制备羟基锆改性膨润土,并用于水中磷的吸附。考察了锆/膨润土(Zr/R-B)摩尔质量比为0.2 mmol/g,0.4 mmol/g,0.6 mmol/g,0.8 mmol/g,1.0 mmol/g,1.2 mmol/g时磷的吸附性能,研究了吸附时间、初始浓度和pH等因素对羟基锆改性膨润土吸附磷的影响,并对吸附机理进行分析。结果表明:改性后膨润土磷吸附性能显著提高,Zr/R-B为0.8 mmol/g时磷吸附效果较好。吸附动力学可用拟二级动力学方程描述,吸附等温线符合Langmuir模型,吸附为化学吸附,且温度为293 K条件下,理论最大吸附量为13.3 mg/g。pH的升高不利于磷的吸附。0.1 mol/L NaOH条件下,经过5次循环再生,羟基锆改性膨润土对磷的吸附量降低18.6%。SEM-EDS、pH和XPS分析表明,磷的吸附机理主要为配体交换。

锆改性膨润土对废水中大红染料去除率的研究

用Zr2+对膨润土改性,并用改性后的膨润土对大红染料废水进行处理,考察了pH值、反应温度、反应时间、改性膨润土用量等因素对大红染料去除率的影响,研究了其吸附动力学及等温吸附。

La@Zr功能化颗粒生物炭对磷的动态吸附研究

研究以颗粒生物炭(GBC)为原料,制备La@Zr改性颗粒生物炭(La@Zr-GBC),并研究了其动态除磷性能。结果表明,Thomas模型能较好拟合吸附数据,一定程度增加初始磷浓度有助于提高磷吸附量,低流量和酸性环境有利于的磷的吸附,共存离子Cl-和SO_(2)-4对磷吸附影响较小,但HCO-3抑制磷的吸附。采用1.0 mol/L NaOH为洗脱剂,经5次循环吸附和洗脱后,La@Zr-GBC对磷的吸附量下降了15.2%。

膨润土载锆除磷复合材料的研究

以钠化膨润土为载体,用浸渍法将锆负载到膨润土上,对固液比、改性剂浓度和浸渍时间进行优化,制备出高效除磷复合材料。采用IR、XRD、SEM分析表征了其结构,考察了投加量、反应时间、温度、磷废液初始浓度、pH值对磷吸附的影响,实验结果表明:在改性剂浓度为5g/L,固液比1∶20,室温以150 r/min恒温振荡4 h的条件下,氧氯化锆成功负载到膨润土上,钠化并改性后膨润土的层间距和吸附性能有所改善;在磷浓度为50 mg/L的酸性环境中,投加0.6g复合材料、吸附60min,能去除90%以上的磷,吸附过程符合Langmuir等温模型和Lagergren一级动力学方程。因此,该复合材料是一种潜在吸附剂。

硝酸钙添加和锆改性膨润土覆盖联用控制底泥中磷释放的效果及机制

通过底泥培养实验,研究了硝酸钙添加和锆改性膨润土覆盖联用控制底泥中磷释放的效果及机制.结果发现,在缺氧条件下,底泥中磷会先释放出来进入间隙水中,而后穿越底泥-水界面扩散进入上覆水中,导致上覆水中溶解态活性磷(SRP)和薄膜扩散梯度(DGT)有效态磷浓度较高.但是,联合使用硝酸钙添加和锆改性膨润土覆盖可有效控制底泥中磷释放出来进入上覆水中,导致上覆水中SRP和DGT有效态磷浓度处于很低的水平.此外,该组合技术还可有效降低底泥中间隙水SRP和DGT有效态磷浓度以及最上层底泥中氧化还原敏感态磷(BD-P)含量,这对于其控制水体内源磷释放会起到至关重要的作用.与单一的硝酸钙添加技术相比,组合技术对上覆水中SRP的去除效果较优,对底泥间隙水中SRP及底泥-水界面SRP扩散速率的削减效果较佳,对最上层底泥中BD-P的削减率也较高.与单一的锆改性膨润土覆盖相比,组合技术在底泥修复后期对上覆水中SRP的削减效果较佳.另外,组合技术对底泥中间隙水SRP和DGT有效态磷的削减率要高于单一的锆改性膨润土覆盖技术,前者对底泥-水界面SRP扩散速率以及表观磷扩散速率的削减效果也好于后者.硝酸钙添加/锆改性膨润土覆盖组合是一种很有希望的水体内源磷释放控制技术.

不同锆负载量锆改性膨润土对水中磷酸盐吸附作用的对比

通过实验对比考察了不同锆负载量的锆改性膨润土对水中磷酸盐的吸附作用.结果表明,锆改性膨润土对水中磷酸盐的吸附动力学过程符合准二级动力学模型,整个过程可以分为快速吸附阶段、缓慢吸附阶段和平衡吸附阶段,其中缓慢吸附阶段的吸附速率受膜扩散和颗粒内扩散所控制.锆改性膨润土对水中磷酸盐的吸附等温实验数据可以采用Langmuir、Freundlich、Sips和Dubinin-Radushkevich等温吸附模型进行拟合.实验条件下,磷酸盐吸附性能随pH增加而降低.溶液共存的Na^+、K^+和Ca^(2+)促进了锆改性膨润土对磷酸盐的吸附,并且Ca^(2+)的促进作用远远大于Na^+和K+,而溶液共存的HCO-3和SO2-4一定程度上抑制了锆改性膨润土对磷酸盐的吸附.锆改性膨润土吸附水中磷酸盐的主要机制为配位体交换并形成内层磷酸盐配合物.锆改性膨润土对水中磷酸盐的吸附能力随着锆负载量的增加而增加,而锆改性膨润土中单位质量ZrO_2对水中磷酸盐的吸附量则随着锆负载量的增加而降低.当ZrO_2负载量由3.61%增加到13.15%时锆改性膨润土的最大单层单位吸附量(以P计)显著地由3.83 mg·g^(-1)增加到9.03 mg·g^(-1),而继续增加ZrO_2负载量至19.63%时锆改性膨润土的最大单层单位吸附量则缓慢地提高到9.66 mg·g^(-1)(以P计).当ZrO_2负载量由3.61%逐渐增加到19.63%时,锆改性膨润土中单位质量ZrO_2的磷酸盐最大吸附量[m(P)/m(ZrO_2)]由106 mg·g^(-1)逐渐下降到49.2 mg·g^(-1).综合考虑吸附剂的经济成本和吸附容量,ZrO_2负载量为13.15%锆改性膨润土更为适合作为吸附剂去除水中磷酸盐.

磁性锆铁改性膨润土添加对河道底泥磷迁移与形态转化的影响

首先采用Fe^(3+)、Fe^(2+)、溶解性锆盐、膨润土和碱液作为原料制备得到了一种磁性锆铁改性膨润土,再通过底泥培养实验考察了磁性锆铁改性膨润土添加对底泥中磷迁移与形态转化的影响.结果表明,在缺氧条件下,河道底泥中磷会被释放进入间隙水中,继而会被释放进入上覆水中,而磁性锆铁改性膨润土添加可以极大地降低底泥中磷向间隙水的迁移通量,最终导致了上覆水中磷数量的显著下降.此外,添加磁性锆铁改性膨润土不仅促使底泥中弱吸附态磷(Liable-P)和氧化还原敏感态磷(BD-P)这2种容易释放态磷向较为稳定的金属氧化物结合态磷(NaOH-rP)和非常稳定的残渣态磷(Res-P)转变,而且降低了底泥中水溶性磷(WSP)、易解吸磷(RDP)、NaHCO_3可提取磷(Olsen-P)、藻类可利用磷(AAP)和铁氧化物-滤纸提取磷(FeO-P)这5种不同类型生物有效态磷(BAP)含量,从而降低了底泥中磷的释放风险.从底泥中分离出来的磁性锆铁改性膨润土中潜在活性磷(NH4Cl-P+BD-P)占总磷的26%左右,且含一定数量的FeO-P和Olsen-P(含量分别为161 mg·kg^(-1)和127mg·kg^(-1)).因此,及时采用磁分离的方式从底泥中将吸附磷后的磁性锆铁改性膨润土回收是非常必要的.磁性锆铁改性膨润土添加控制河道底泥中磷释放的机制是:改良剂通过对底泥中潜在活性磷和生物有效态磷的钝化作用,以及通过对间隙水中磷的吸附作用,降低了底泥中磷向间隙水的释放风险,导致间隙水中磷浓度的下降,进而降低了底泥-上覆水界面磷的扩散通量,最终导致上覆水中磷浓度的下降.以上结果说明,磁性锆铁改性膨润土是一种非常有希望的用于控制河道底泥中磷释放的改良剂.

钙预处理对磁性锆铁改性膨润土吸附水中磷酸盐的影响

研究制备了2种不同Ca^(2+)含量的磁性锆铁改性膨润土(ZrFeBTs),即磁性锆铁改性原始膨润土(Zr FeRBT)和磁性锆铁改性钙预处理膨润土(ZrFeCaBT),并通过吸附实验考察了Zr FeRBT和ZrFeCaBT对水中磷酸盐的吸附特征,以确定Ca^(2+)预处理对ZrFeBTs吸附水中磷酸盐的影响.结果发现,本研究所制备的ZrFeBTs包含Fe_3O_4和Zr,并且ZrFeCaBT中可交换Ca^(2+)的含量明显高于Zr FeRBT. ZrFeBTs对水中磷酸盐吸附平衡实验数据可以很好地采用Langmuir等温吸附模型加以描述,动力学实验数据可以很好地采用准二级动力学模型和颗粒内扩散模型进行描述.根据Langmuir模型确定的Zr FeRBT和ZrFeCaBT对水中磷酸盐的最大单位吸附量(以磷计)分别为8. 70 mg·g-1和11. 5 mg·g-1. ZrFeBTs吸附水中磷酸盐的过程属于化学吸附.随着p H值的增加,ZrFeBTs对水中磷酸盐的吸附效果逐渐降低.当溶液共存Cl^-、HCO_3^-、SO_4^(2-)、NO_3^-、Na^+、K^+、Mg^(2+)和Ca^(2+)等阴阳离子时,ZrFeBTs对水中磷酸盐的吸附具有很好的选择性,并且溶液共存的Ca^(2+)会极大地促进ZrFeBTs对水中磷酸盐的吸附.采用Ca^(2+)对膨润土进行预处理,极大地提高了ZrFeBTs对水中磷酸盐的吸附能力.