阴离子交换柱分离不同价态砷的研究及其应用

利用醋酸型AG 1-X8阴离子交换树脂和氯化物型AG 1-X8阴离子交换树脂对As(Ⅴ)和As(Ⅲ)吸附的差异,实现As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的有效分离。过滤和酸化后的水样流经树脂交换柱(75mm×5.3mm i.d.)时,醋酸型AG 1-X8阴离子交换树脂可吸附As(Ⅴ);而As(Ⅲ)可通过树脂柱。被吸附的As(Ⅴ)用0.12mol/L HCl淋洗出来,在此过程中醋酸型树脂转化为氯化物型树脂。该树脂交换柱可多次循环使用。本方法简单易行,适用于野外现场条件下高砷地下水中As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的分离和准确测定;用于检测水铁矿除砷过程中砷价态变化。结果表明,缺氧条件下水铁矿对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附动力学特征遵循假二级反应动力学模式,内扩散不是控制As(Ⅲ)和As(Ⅴ)吸附的因素。随着时间的推移,膜扩散对吸附的控制作用增强。     

弱碱性环氧阴离子交换树脂去除水中铜的动力学研究

利用701弱碱性环氧阴离子交换树脂对饮用水中痕量Cu2 的去除工艺进行了研究,探讨了影响Cu2 吸附的因素以及该树脂吸附Cu2 的动力学参数。结果表明,701弱碱性环氧阴离子交换树脂对Cu2 的吸附符合Langmuir吸附模型,静态吸附容量为83.33mg/g;并用动边界模型推算出701弱碱性环氧阴离子交换树脂对Cu2 的吸附过程的速度控制步骤为表面络合反应,该过程近似于一级反应。     

树脂预分离氢化物-原子荧光光谱法测定水中的As(Ⅲ)和As(Ⅴ)

建立了As(Ⅲ)、As(V)的树脂分离 氢化物 原子荧光光谱分析方法。利用717阴离子交换树脂选择性的吸附水中的As(Ⅴ),从而实现了对水样中As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的分离。考察了溶液的pH和流速以及洗脱剂浓度等条件对分离效果的影响,同时研究了仪器的工作条件、KBH4质量浓度和介质浓度对砷原子荧光强度的影响,并对测定砷时共存离子的干扰和消除进行了探讨。在最佳工作条件下,砷的检出限为0.096μg L,相对标准偏差为2.1%,将该方法应用于水样分析,其回收率为94.7%～107.9%。     

基于响应面法优化的La(OH)3吸附水中As(Ⅲ)和As(Ⅴ)特性对比

以La(OH)_3为原材料,探究其对水中As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附性能,并考察吸附剂投加量、p H值、初始浓度及温度对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)吸附效果的影响。在单因素初步实验基础上,采用响应面法对La(OH)_3吸附水中As(Ⅲ)和As(Ⅴ)过程进行优化,并研究等温吸附及吸附动力学、热力学特性。结果表明,水中As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的最佳去除条件分别为:投加量为0.437g和0.469g,p H值为4.365和3.672,初始浓度为106.716mg/L和108.65mg/L,该条件下As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的去除率分别达71.68%和99%以上,且相同条件下As(Ⅴ)的去除效果要优于As(Ⅲ)。等温吸附及动力学拟合结果表明,As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附等温线均符合Freundlich模型,相同条件下As(Ⅴ)优于As(Ⅲ)的吸附效果,As(Ⅴ)在200mg/L时的吸附量是As(Ⅲ)的1.43倍,吸附过程均遵循准二级动力学模型,吸附过程为吸热且非自发反应过程。     

阴离子交换树脂回收水相中有机磷酸萃取剂

研究了阴离子交换树脂对水相中有机磷酸萃取剂的吸附。 通过比较不同的离子交换树脂对水相中2-乙基己基膦酸-单-2-乙基己基酯(P507)的去除率,发现大孔强碱性阴离子交换树脂(D201-OH)从水溶液中去除P507的能力最强,去除率可达99.24%。 而且当溶液在pH=1.0时,D201-OH对P507的吸附主要是分子吸附,其吸附等温线更适用于Langmuir模型;当溶液在pH=5.0时,阴离子交换反应占主导地位,其吸附等温线更适用于Freundlich模型。 研究还表明,D201-OH对P507的吸附在20 min内即达到吸附平衡时99.8%的吸附量。 通过动力学研究表明,拟一级动力学模型(R²>0.99)更适用于描述实验数据,并且吸附速率主要受膜扩散控制。 此外,吸附-解吸附循环8次后,D201-OH的吸附能力仍然保持在93%以上。 综上所述,D201-OH是有机磷酸类萃取剂的良好吸附剂,其吸附性能高效,循环过程稳定,因此可用于实际生产过程中回收有机磷酸萃取剂。     

Cu(Ⅱ)负载疏松多孔型羟胺改性聚丙烯腈-衣康酸对水中微量砷的吸附

以丙烯腈和衣康酸为原料合成了聚丙烯腈-衣康酸[P(AN/IA)],与盐酸羟胺反应得到偕胺肟基聚丙烯腈-衣康酸[AO-P(AN/IA)],进一步与Cu(Ⅱ)配位得到Cu(Ⅱ)负载偕胺肟基聚丙烯腈-衣康酸[AO-P(AN/IA)/Cu(Ⅱ)]聚合物配体交换树脂。通过红外光谱和扫描电镜对AO-P(AN/IA)/Cu(Ⅱ)的结构进行了表征,并研究了AO-P(AN/IA)/Cu(Ⅱ)对砷的吸附性能。AO-P(AN/IA)/Cu(Ⅱ)在p H 3时对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)有最大吸附量,分别为0.56mg/g和0.51mg/g。AO-P(AN/IA)/Cu(Ⅱ)对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附过程均符合拟二级动力学方程,遵循Langmuir吸附等温式。尽管存在干扰离子,AO-P(AN/IA)/Cu(Ⅱ)对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附选择性仍然比较好。吸附(固定床)实验表明,AO-P(AN/IA)/Cu(Ⅱ)对含砷模拟废水具备优良的分离与重复使用性能。     

树脂快速静态分离-石墨炉原子吸收光谱法测定砷的形态化合物

用离子交换树脂静态吸附和溶剂萃取相结合的分离技术,结合塞曼GFAAS测定方法,分析了砷的四种形态化合物:As(Ⅲ)、As(Ⅴ)、MMA和DMA。文中的静态吸附分离是指采用少量树脂,对小体积溶液室温下用电磁搅拌数分钟,经短时间的相对静态的吸附或解吸过程,达到分离的目的。分离和测定全过程约为30～40min。方法对As(Ⅲ)、As(Ⅴ)、MMA和DMA和总As的检出限分别是0.94、0.89、0.94、0.26(富集4倍)和0.90μg/L。可应用于河水、植物中砷形态分析。     

白果壳遗态结构Fe_2O_3/Fe_3O_4/C复合材料对水中As(Ⅴ)的吸附性能研究

以白果壳为结构模板,通过铁改性制备获取一种白果壳遗态结构Fe_2O_3/Fe_3O_4/C复合材料(Fe/C-G)为吸附剂,系统探讨了Fe/C-G对水中As(Ⅴ)的吸附特征和机制。结果表明,改性后的Fe/C-G吸附剂活性官能团和吸附位点显著增加;pH值为3时,Fe/C-G吸附剂对As(Ⅴ)的吸附效果最佳;投加量为0.2g时,在保证去除率的同时也使吸附剂用量最优化;较高的初始浓度不利于Fe/C-G吸附As(Ⅴ)。Fe/C-G吸附As(Ⅴ)的过程存在多个控速的步骤;吸附过程以化学吸附为主,物理吸附为辅,升高温度对吸附有益,吸附过程是自发、熵增的吸热反应过程,反应热值为15.653kJ/mol;XPS对吸附前后材料表征分析结果可知,Fe/C-G对As(Ⅴ)的吸附过程中还原作用占主导地位。     

天然磁铁矿吸附-电感耦合等离子体质谱测定砷

基于天然磁铁矿对砷的选择性吸附作用,建立了以天然磁铁矿为除砷吸附剂、电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定饮用水中砷的方法.考察了吸附剂用量、溶液酸度、吸附时间、竞争共存离子等因素对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)吸附效率的影响.结果表明.在pH 5时,选取0.5 g天然磁铁矿,振荡48 h后,吸附反应基本达到平衡,此时可定...     

D301和MIEX两种阴离子交换树脂对水中BrO3-的吸附性能

研究了D301和MIEX两种阴离子交换树脂对水中BrO_3~-的吸附性能。结果表明:pH值对两种树脂吸附BrO_3~-的影响相似,两种树脂均在pH为4～9范围时对BrO_3~-的吸附量最大。共存Cl~-、SO_4~(2-)和NO~-_3明显削弱两种树脂对BrO_3~-的吸附,其影响大小顺序为NO~-_3SO_4~(2-)Cl~-。MIEX树脂吸附BrO_3~-仅需4 min达到平衡,D301树脂吸附BrO_3~-需180 min达到平衡,MIEX树脂具有比D301树脂更大的准二级速率常数K_2和颗粒内扩散速率常数K_(id)。BrO_3~-在D301和MIEX两种树脂上的吸附等温线符合Freundlich方程,MIEX树脂对BrO_3~-的吸附量大于D301树脂对BrO_3~-的吸附量。D301和MIEX两种树脂对BrO_3~-的吸附机理为阴离子交换。     

树脂基纳米复合材料吸附水中As(Ⅲ)的性能比较研究

分别将水合氧化铁/锆/铈3种纳米颗粒负载到强碱性阴离子交换树脂D201上,制备得到3种树脂基纳米复合材料HFO-201、HZO-201和HCO-201。3种纳米复合材料的比表面积、孔道结构等特征参数通过氮气吸附仪进行测定,并根据Brunauer-Emmett-Teller(BET)和Barrett-Joyner-Halenda(BJH)模型进行计算。通过静态吸附实验考察了各种材料对水中As(Ⅲ)的吸附性能,结果表明,与HFO-201和HZO-201相比较,载铈复合材料HCO-201除As(Ⅲ)表现出更高的吸附容量、更快的吸附速率及更好的吸附选择性;模拟实际污水除砷工艺,开展固定床动态吸附研究,HCO-201的有效处理体积可达2900BV,高于HFO-201和HZO-201的有效处理体积(300BV、1150BV),吸附饱和后的HCO-201纳米复合材料可以通过NaOH-NaCl混合溶液实现完全再生。通过X射线光电子能谱(XPS)初步分析,HCO-201除砷机理可能是负载的Ce先氧化As(Ⅲ)成As(V),再进行吸附,从而实现As(Ⅲ)的强化去除。     

离子交换树脂脱除MDEA溶液中氯离子效果对比及其吸附行为研究

采用强碱性阴离子交换树脂开展醇胺溶液中Cl~-的吸附脱除效果评价。结果表明,SA17阴离子交换树脂具有对Cl~-的吸附能力强、工作交换容量大和交换速度快的优点,是适宜的脱Cl~-吸附剂。空速υ=10h~(-1)时,前60min内,SA17树脂对溶液中Cl~-的脱除率高达99%,吸附穿透曲线符合Thomas模型;吸附等温线Freundlich模型能较好反映SA17树脂的吸附行为,速率控制步骤为液膜扩散。SA17树脂吸附Cl~-过程,ΔG0,该吸附过程可自发进行;ΔH0,说明吸附过程放热,焓变值为-23.22k J/mol,说明该吸附过程为物理吸附;ΔS0,说明该树脂吸附MDEA溶液中Cl~-是熵减过程。红外光谱和能谱分析结果表明,吸附后只是树脂N-OH中的OH-被Cl~-取代,并未改变树脂骨架和功能基团。     

锆基金属有机框架与Fe2O3复合材料对砷的吸附及机理研究

利用水热法制备Ui O-66(OH)@Fe₂O₃复合材料，并将其用于As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附。结果表明，Ui O-66(OH)@Fe₂O₃去除As(Ⅲ)的最佳p H=11，平衡吸附时间为180 min，最大吸附量为140.0 mg/g，此时去除As(Ⅲ)的主要形态为H₂As O₃^-；Ui O-66(OH)@Fe₂O₃去除As(Ⅴ)的最佳p H=9，平衡吸附时间为90 min，最大吸附量为260.0 mg/g，在该p H值下去除As(Ⅴ)的主要形态为HAs O₄^2-。进一步探究了此吸附剂对砷的吸附动力学和热力学行为，考察了共存离子对吸附的影响，并评价了吸附剂的重复使用效果。结果表明，此吸附剂对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的去除均满足拟二级动力学方程和Langmuir等温吸附模型，并且在不同温度下的ΔG⁰均小于零，表明整个吸附过程属...     

纳米二氧化钛对砷(Ⅲ)和砷(Ⅴ)吸附性能的研究

研究了纳米二氧化钛对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附行为。结果表明：纳米二氧化钛在pHl—10范围内对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附率可达99％。另外还考察了吸附时间、吸附体积、共存元素对吸附率的影响。此研究对合砷废水的处理、痕量砷的分离、分析有较高的应用价值。     

阴离子交换树脂骨架结构对吸附单宁酸与五倍子酸的影响

选用聚丙烯酸系D730、FPA98和聚(苯乙烯-二乙烯苯)系的D201强碱型阴离子交换树脂作为吸附剂,系统研究单宁酸、五倍子酸在上述3种阴离子交换树脂上的吸附行为与机理。吸附等温线表明,聚丙烯酸系阴离子交换树脂对单宁酸的吸附性能优于聚苯乙烯-二乙烯苯系阴离子交换树脂,而聚(苯乙烯-二乙烯苯)系阴离子交换树脂对五倍子酸有较高的吸附容量。虽然3种阴离子交换树脂对单宁酸的吸附均为熵推动的自发吸附过程,静电引力是主要吸附作用力,但是在吸附过程中除离子交换作用外,D730和FPA98骨架上的羰基与单宁酸有较强的氢键作用,而D201骨架上的苯环与五倍子酸也存在着"π-π"共轭作用,从而提升离子交换树脂对鞣酸类物质的吸附性能。因此,影响离子交换树脂吸附性能的不仅是交换容量,其骨架结构对吸附性能也有较大影响。另外,上述吸附作用也会影响树脂吸附饱和后的脱附性能,相比较聚(苯乙烯-二乙烯苯)系强碱型阴离子交换树脂,聚丙烯酸系强碱型阴离子交换树脂有更好脱附性能。     

载体对含硫四氮杂卟啉铁(Ⅱ)/树脂催化剂降解水中有机污染物效率的影响

 考察了用阴离子交换树脂作为载体时对含硫四氮杂卟啉铁(Ⅱ)(简写为FePz(dtn)4)催化剂活化分子氧降解罗丹明B等水中有机污染物效率的影响. 结果表明,负载FePz(dtn)4催化剂的离子交换树脂对底物的吸附可在30 min内达到平衡. 在不同pH的溶液中,载体对不同底物分子的吸附量不同. 同一种底物在碱性溶液中的吸附量最大,催化降解速率最快. 负载于树脂上的FePz(dtn)4催化剂可重复使用. 初步探讨了催化剂对有机污染物降解的作用机理.     

新型载锆树脂除As(V)的研究

通过研究4种不同树脂负载锆后去除As(V)的性能,筛选出最佳锆载体为强碱性阴离子交换树脂D201。通过正交实验对载锆树脂制备工艺进行优化,获得最佳载锆条件为:Zr OCl2加入量10g,HCl-Na Cl摩尔比为0.3:0.3(共0.6mol),温度为30℃。研究了不同条件下D201-Zr对As(V)的吸附性能,结果表明,D201-Zr吸附As(V)的最佳p H值为7.0;最大吸附量为83.24mg/g;其对砷酸盐的吸附平衡时间很短,在60min之内基本可以达到吸附平衡;吸附动力学可以用拟二级动力学方程表达;吸附等温线符合Langmuir单分子层吸附模型;C1-、SO42-等对D201-Zr吸附砷酸盐的影响较小,而PO43-的影响较大。柱实验表明,D201-Zr对砷酸钠不仅有很好的去除效果,而且处理量很大。模拟水样经处理后As(V)浓度低于10μg/L,可以满足中国饮用水标准的规定。吸附后的D201-Zr可用Na OH-Na Cl(质量分数均为5%)混合液进行洗脱再生,反复使用多次后吸附能力未下降。     

阳离子交换树脂分离-分光光度法测定水中痕量铜

采用静态法研究了HD-8阳离子交换树脂对铜的吸附速率、吸附温度和吸附量等性能。试验结果表明:在0.1～0.5mol·L~(-1)盐酸溶液介质中铜的吸附率在95%以上,用3mol·L~(-1)盐酸溶液3mL可将吸附于柱上的铜(Ⅱ)完全洗脱下来。在优化的试验条件下,该HD-8阳离子交换树脂微柱对铜的富集限为2μg/200mL,富集倍数为67倍。在此基础上提出了一种阳离子交换树脂分离分光光度法测定水样中痕量铜的方法。该方法用于测定鄱阳湖水中痕量铜,测得平均回收率为101.5%之间,相对标准偏差(n=5)为1.82%。     

载Fe活性炭纤维除As(Ⅴ)的动力学及机理

研究了铁改性活性炭纤维(Fe-ACF)吸附地表水中砷离子的吸附特性。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、比表面积和孔径变化等探讨了Fe-ACF表面物质形貌、组成和吸附机理,考察了不同pH值和吸附剂投加量对As(Ⅴ)去除效果的影响,讨论了303K、313K、323K等条件下的吸附动力学及热力学。实验结果表明,Fe-ACF表面生成的氧化物为Fe2O3和Fe3O4,改性前后比表面积和孔容显著减小,吸附机理为Fe(OH)3(s)絮凝除As(Ⅴ)和活性炭纤维吸附除As(Ⅴ)。当pH=7,吸附剂投加量为2.0g/L时,出水As(Ⅴ)浓度可以达到国家地表水环境质量标准(<0.05mg/L)。Fe-ACF对As(Ⅴ)的吸附动力学及等温吸附的实验结果与准二级动力学模型及Langmuir等温吸附模型相吻合;吸附速率及吸附容量都随着温度的增加而增加;吸附速率k2从0.0372g/mg min增加到0.0434g/mg min,由Langmuir等温吸附拟合得到的吸附容量从11.31mg/g增加到18.34mg/g。根据标准吉布斯自由能变ΔG0<0、标准反应焓变ΔH0>0判断,Fe-ACF对As(Ⅴ)的吸附为自发的吸热过程。     

强阴离子交换柱分离-氢化物发生-原子荧光光谱法测定水中As(Ⅲ)和As(Ⅴ)

本文报道水中As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的Supelco强阴离子交换(SAX)柱分离-氢化物发生-原子荧光光谱(HG-AFS)法检测的新方法.方法的检出限为0.0466 μg/L,相对标准偏差为0.89%～1.01%,加标回收率为95.10%～105.30%.该方法具有操作简单,分离效果好,测定精确度、准确度高等优点.将其应用于水样分析,可测定水中砷的不同价态.