氨基功能化纳米Fe3O4磁性高分子吸附剂对废水中Cr(VI)的吸附研究

采用分散聚合法通过共聚、开环反应, 对纳米Fe3O4进行表面功能化修饰, 得到富含NH2官能团的纳米磁性高分子复合材料. 通过透射电镜(TEM)、振动样品磁强计(VSM)、热重差热分析(TGA)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(IR)等对其进行表征, 着重研究了其作为吸附剂对Cr(VI)的吸附性能. 结果表明: 该吸附剂对Cr(VI)的吸附能在10 min内达到平衡; 废水溶液pH值能显著影响吸附剂对Cr(VI)的吸附效果, pH为2.5时效果最佳. 废水中Cr(VI)的初始浓度、吸附时间、温度等因素对吸附效果均有不同程度的影响. 结合相应pH值下Cr(VI)的形态分布, 探讨了这种新型材料对Cr(VI)的吸附机理. 结果表明: 其吸附机理及吸附容量与废水中Cr(VI)的离子形式有关; 吸附过程以离子交换与静电引力为主. 等温吸附数据符合Langmuir模型, T＝308 K, pH＝2.5, V＝40 mL时, 吸附剂的饱和吸附容量qm＝25.58 mg/g. 吸附为吸热过程, 焓变ΔH＝8.64 kJ/mol.     

凹凸棒黏土负载纳米TiO_2-Fe_3O_4吸附剂的制备及Cr(Ⅵ)的脱除

采用溶胶-凝胶法、一锅反应法制备了负载纳米TiO_2和Fe_3O_4的凹凸棒黏土(TiO_2-Fe_3O_4-ATP)吸附剂,并进行了模拟废水中Cr(Ⅵ)的吸附及脱附性能的研究。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和EDS等分析方法对ATP负载纳米TiO_2-Fe_3O_4前后结构进行了表征,考察了物料配比及吸附时间、pH值、温度、投加量和初始质量浓度对Cr(Ⅵ)吸附率的影响。结果表明,吸附剂在Ti元素含量与负载总量的摩尔比为3∶4时吸附效果最佳。当吸附剂质量为0. 6 g,Cr(Ⅵ)离子初始质量浓度小于0. 8 mg/L时,pH=6,温度20℃,吸附剂对Cr(Ⅵ)的吸附率为79. 8%。TiO_2-Fe_3O_4-ATP吸附剂对Cr(Ⅵ)离子吸附满足Freundlich模型。在20～40℃条件下,吸附过程ΔG 0、ΔS=-43. 55 J/(mol·K)、ΔH=-14. 36 k J/mol,表明该吸附是个自发、熵减、放热的过程。吸附过程符合准二级动力学模型,吸附速率控制步骤以表面化学反应为主。TiO_2-Fe_3O_4-ATP吸附剂在循环使用4次后,吸附率仍能达到65%以上。     

荞麦皮生物吸附去除水中Cr(Ⅵ)的吸附特性和机理

农业废弃物荞麦皮作为生物吸附剂去除水中Cr(Ⅵ),研究了荞麦皮对Cr(Ⅵ)的去除动力学以及溶液pH、吸附剂用量和Cr(Ⅵ)初始浓度对去除效率的影响;通过FT-IR,XPS,SEM-EDX对荞麦皮表面组成和结构进行表征,探索荞麦皮去除Cr(Ⅵ)的机理.结果显示:荞麦皮对Cr(Ⅵ)有很高的去除效率.常温下5.0 g·L-1的荞麦皮在pH=2.0下对100 mg·L-1 Cr(Ⅵ)溶液的去除率可达99.87%.荞麦皮对Cr(Ⅵ)的去除率随溶液pH降低而升高,在pH=2.0时达到最大;随吸附剂用量增加而增大;随Cr(Ⅵ)初始浓度增加而减小.单位质量荞麦皮对Cr(Ⅵ)的去除量随吸附剂用量增加而减小;随Cr(Ⅵ)初始浓度增加而增加,最后趋于稳定.在20℃,pH=2.0,吸附用量为5.0 g·L-1时,荞麦皮对Cr(Ⅵ)的最大去除容量约为36.4 mg·g-1.荞麦皮吸附去除Cr(Ⅵ)的过程符合准二级吸附动力学.FT-IR,XPS和SEM-EDX分析结果表明:荞麦皮是一个多孔材料,表面存在羧基、氨基、羟基等活性基团;荞麦皮对Cr(Ⅵ)的去除是一个吸附-还原耦合的过程,包括Cr(Ⅵ)在荞麦皮表面上的静电吸附,以及此后的固相还原和对还原态的Cr(Ⅲ)再吸附;Cr(Ⅲ)的吸附主要是通过与荞麦皮表面的羧基、氨基的配位,以及与其中的阳离子发生离子交换作用实现的.     

生物吸附剂菹草干粉对Cr(Ⅵ)的吸附性能

开发了高效去除重金属Cr(Ⅵ)污染的生物吸附剂,菹草(Potamogeton crispus)干粉吸附剂,通过单因素分析考察了吸附时间、吸附剂颗粒大小、溶液初始pH值、吸附剂用量、Cr(Ⅵ)初始浓度以及离子强度等对重金属离子Cr(Ⅵ)的吸附性能。 结果表明,对吸附效果影响显著的因素有Cr(Ⅵ)初始浓度、吸附剂颗粒大小、溶液初始pH值和离子强度;其吸附行为符合准二级动力学方程,相关系数为0.9998;菹草对Cr(Ⅵ)的吸附等温线符合Langmuir方程。     

污泥/钛铁矿复合吸附剂的制备及其吸附Cr(Ⅵ)研究

以城市污水处理厂剩余污泥为原料,添加微量钛铁矿,采用氯化锌活化法制备复合吸附剂,并考察了其对含Cr(Ⅵ)废水的处理效果。研究表明:钛铁矿添加量1.5%、氯化锌浓度3 mol/L、固液比1∶2、活化温度550℃和活化时间40 min时,复合吸附剂碘吸附值可达523.24mg/g,比表面积为285.003 m2/g,相对于不添加钛铁矿的纯污泥吸附剂分别提高了27.95%和43.08%;吸附Cr(Ⅵ)废水研究表明,当pH为1.5、吸附剂用量为4 g/L、吸附时间为120 min时,吸附率可达99.17%,吸附量为12.4 mg/g。     

猪骨基多孔炭对六价铬吸附性能的分析

以废弃的猪骨为原料制备的多孔炭作为吸附剂,分析了其对含Cr工业废水的净化作用,并对其吸附机理进行探讨。结果表明,吸附体系的pH、吸附时间、Cr(Ⅵ)初始浓度对多孔炭吸附Cr(Ⅵ)的能力影响较大,多孔炭材料的比表面积对其吸附水溶液中的Cr(Ⅵ)起决定性作用。该吸附过程符合二级动力学吸附模型,并且可用Langmuir吸附等温线来描述。所以猪骨基多孔炭有望成为含Cr(Ⅵ)废水的良好净化剂。     

改性咖啡渣对水中Cr(Ⅵ)的吸附性能

分别采用沸水浸泡、磷酸浸泡的方法对咖啡渣进行改性处理,制备了咖啡渣基质吸附剂,利用FT-IR、SEM和XRD对其进行表征,并考察咖啡渣基质吸附剂对水中Cr(Ⅵ)的吸附效果。结果表明,咖啡渣基质吸附剂的吸附性能优良,相同条件下,磷酸浸泡改性后吸附效果明显优于沸水浸泡,孔隙结构更完善。模拟废水初始浓度为20mg/L,不调节pH值,温度为25℃,ACCG10投加量为12g/L,吸附60min时Cr(Ⅵ)的去除率可达99.59%,吸附过程符合Freundlich吸附等温模型,最大理论吸附量为16.74mg/g。咖啡渣为非晶型结构,改性前后基本框架并未改变。     

油茶果壳活性炭的制备及其对Cr(Ⅵ)的去除

利用磷酸活化法制备油茶果壳活性炭,并将其作为吸附剂用于去除水溶液中的Cr(Ⅵ),同时探讨了不同参数(Cr(Ⅵ)的初始浓度、吸附剂的用量、pH、温度等)对油茶果壳活性炭吸附Cr(Ⅵ)的影响。结果表明:当温度为293 K,Cr(Ⅵ)初始浓度为250 mg/L,pH为2.0时,Cr(Ⅵ)的最大吸附量可达165.0 mg/L。根据吸附动力学原理,发现其吸附过程遵循拟二级动力学模型。Cr(Ⅵ)的去除程度随Cr(Ⅵ)初始浓度的升高而增加,且其平衡数据与Freundlich模型拟合良好。     

聚苯胺/凹凸棒石黏土纳米纤维复合材料对溶液中痕量Cr(Ⅵ)的吸附性能

采用原位聚合法合成了盐酸掺杂聚苯胺/凹凸棒石黏土(PANI/ATP)纳米纤维复合材料.研究了它对含痕量Cr(Ⅵ)废水的吸附,考察了物料配比、投料质量、吸附时间、吸附温度和pH值对其吸附性能的影响.结果表明,复合材料中的物料配比为m(An):m(ATP)=2:1,用暈为0.4 g,50 min时对Cr(Ⅵ)的吸附量达到99.8%,符合Langmuir等温吸附方程.该复合材料充分发挥了有机和无机吸附材料的协同作用,具有成本低、再生性能良好的特点.     

超支化胶原纤维吸附剂对Cr(VI)的吸附特性和机理研究

超支化聚合物改性胶原纤维(CF-HBPN)作为吸附剂处理含Cr(VI)模拟废水,研究了CF-HBPN吸附Cr(VI)时溶液pH、吸附剂用量和Cr(VI)初始浓度等对去除效率的影响;采用XPS,SEM-EDS等分析检测方法对CF-HBPN表面组成和结构进行表征,探索吸附机理.结果显示:CF-HBPN对Cr(VI)的去除率随溶液pH降低而升高,在pH为3.0时达到最大,随吸附剂用量增大而增大,随Cr(VI)初始浓度增加而减小.CF-HBPN对Cr(VI)的吸附容量随吸附剂用量增加而减小,随Cr(VI)初始浓度增加而增加,最后趋于稳定.30℃时,4.0 g L-1的CF-HBPN对50 mg L-1Cr(VI)溶液的去除率可达99.57%,最大吸附容量为38.94 mg g-1.0.18 mol L-1的NaOH溶液对吸附Cr(VI)后的CF-HBPN解吸效果最好.SEM-EDS分析结果表明CF-HBPN表面较粗糙,是一种具有空间网状结构的材料,吸附过程存在离子交换.XPS分析结果表明Cr(VI)主要吸附在CF-HBPN表面,铬酸根阴离子与质子化氨基的静电吸附作用为主要吸附作用.     

异氛围炭化核桃壳对废水中Cr(Ⅵ)的吸附研究

将粒径为1.0~1.6mm的新疆核桃壳在普通氛围、真空氛围下分别进行炭化,选取粒径为0.5~1.0mm的核桃壳作为吸附剂来吸附含Cr(Ⅵ)废水,探讨了水样初始p H值、吸附剂用量、吸附时间、转速和水样初始浓度等因素对Cr(Ⅵ)吸附效果的影响,并采用SEM和FT-IR现代技术对吸附剂的表面结构进行表征。实验结果表明,普通氛围、真空氛围下的炭化核桃壳对Cr(Ⅵ)的去除率分别为98.7%、94.8%,其最大吸附量依次为8.731mg/g、8.480mg/g。吸附等温线及其模型的拟合结果显示,Langmuir模型能较好地反映吸附过程特征;吸附动力学分析结果表明,该动态吸附平衡遵循拟二级动力学方程。     

交联化羟丙基壳聚糖对Cr(Ⅵ)的吸附与结构分析

研究了交联化羟丙基壳聚糖对Cr(Ⅵ)的吸附作用,探讨了溶液的pH值、反应时间、温度、初始浓度等因素对其吸附性能的影响,并且用FTIR、XRD和SEM对吸附前后物质进行了表征与结构分析。实验表明,pH是交联羟丙基壳聚糖吸附Cr(Ⅵ)的主要影响因素。在pH=5时,对Cr(Ⅵ)初始浓度为15mg/L的溶液,可控制温度在20℃左右吸附2h,吸附剂交联羟丙基壳聚糖用量为1g/100mL溶液即能达到满意的吸附效果。吸附后由于交联羟丙基壳聚糖与Cr(Ⅵ)的配位作用使得交联羟丙基壳聚糖的结晶性明显降低;Cr(Ⅵ)的配位使得交联羟丙基壳聚糖的表面形貌发生了改变。     

磁性壳聚糖微球的制备及对Cr(Ⅵ)的吸附性能研究

用壳聚糖包埋磁流体,用戊二醛交联制成磁性壳聚糖微球,并用红外光谱表征其结构。用制备的磁性壳聚糖微球吸附Cr(Ⅵ)离子,考察了其对Cr(Ⅵ)离子的吸附性能;探讨了吸附时间、溶液pH值、吸附剂用量、温度、Cr(Ⅵ)起始浓度以及其他离子存在对Cr(Ⅵ)离子去除率的影响。实验结果表明,磁性壳聚糖微球吸附Cr(Ⅵ)离子的最佳条件为:吸附平衡时间40 min,最佳吸附pH值6左右,磁性壳聚糖微球用量10 mg,温度升高有利于提高磁性壳聚糖微球的吸附效率,Cr(Ⅵ)离子起始质量浓度为12μg/mL,无机盐的存在引起磁性壳聚糖微球的吸附性能降低。并且考察了吸附剂的再生性能,实验结果表明磁性壳聚糖微球具有良好的重复使用性。     

纳米二氧化锆微柱分离电感耦合等离子-质谱分析水样中铬的形态

以纳米ZrO2为微柱填充材料,采用电感耦合等离子-质谱(ICP-MS)研究了Cr(Ⅵ)/Cr(Ⅲ)在纳米ZrO2微柱上的吸附性能。当pH值为8时,纳米ZrO2能完全吸附Cr(Ⅲ),而对Cr(Ⅵ)基本不吸附。对影响Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)分离的主要因素进行了详细研究,据此建立了纳米ZrO2微柱分离ICP-MS分析铬形态的新方法。方法对铬的检出限(3σ)为0.06ng/mL,定量测定下限(10σ)为0.37ng/mL,相对标准偏差为2.2%(n=9,c=100ng/mL)。本法选择性好、简便、快速,已用于不同水样中铬形态的测定,结果满意。     

Al/Fe多核羟基阳离子柱撑膨润土的制备及其对Cr(Ⅵ)的吸附

以云南砚山膨润土为原料,Al~(3+)和Fe~(3+)为柱化剂,采用水热离子交换法,在不同B值(OH-/M~(3+)物质的量之比)和不同Al/Fe条件下制备Al/Fe多核羟基阳离子柱撑膨润土,并用其作为吸附剂吸附Cr(Ⅵ)离子含量为100 mg/L的模拟废水。结果表明,原土的吸附率较低,柱撑后的膨润土有很好吸附效果,吸附率均在90%以上,其中B值为2.5,Al/Fe为1∶10条件下,Cr(Ⅵ)的吸附率达到99.81%。     

交联羧甲基淀粉预富集-悬浮体进样-石墨炉原子吸收法测定水样中铬(Ⅲ)和铬(Ⅵ)

以交联羧甲基淀粉(CCMS)为吸附剂,悬浮体进样-石墨炉原子吸收法(GFAAS)测定环境水样中Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)形态。研究了溶液pH值、吸附时间、溶液体积、共存离子等对CCMS吸附Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)的影响。结果表明:在pH=6.0时,吸附15 min,CCMS可以选择性地吸附Cr(Ⅲ),对Cr(Ⅵ)不吸附,从而实现Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)的分离。将吸附Cr?的CCMS加0.1%的琼脂制成悬浮体直接进石墨炉检测,用1 mL 1%盐酸羟胺将Cr(Ⅲ)还原成Cr(Ⅵ),测总铬。方法对Cr(Ⅲ)的检出限为0.044μg/L,相对标准偏差(RSD)为10.4%(初始浓度CCr(Ⅲ)=1.0μg/L,n=11),富集倍数为50倍。将本方法应用于环境标准样品的测定,测得结果与标准值相符。     

镁铝层状超分子化合物去除废水中的六价铬

实验比较了Na_2CO_3/Na OH、Na OH和NH4OH沉淀法制备的镁铝层状化合物对模拟废水中Cr(Ⅵ)的去除效果,并通过X射线衍射和Brunauer-Emmett-Teller(BET)方法分析了材料的结构特征。结果表明,以Na_2CO_3/Na OH为沉淀剂制备的镁铝层状化合物结晶度高、层状结构完整、比表面积较大、孔径适宜、吸附Cr(Ⅵ)的效果最佳,其优化吸附工艺为:固液比为1 g/500 m L,体系pH值为7~9,室温下震荡9 h。在最佳吸附条件下,镁铝层状化合物对Cr(Ⅵ)的饱和吸附量达到199.4 mg/g。镁铝层状化合物通过与含铬阴离子形成层状超分子化合物的方式实现了废水中铬的去除,对含Cr(Ⅵ)226.1 mg/L的实验室废水经6次工艺处理后,残余量小于0.5 mg/L,低于国家污水综合排放标准(GB8978-1996)指标。镁铝层状化合物是一种处理实验室废水中Cr(Ⅵ)的优良吸附剂。     

凹凸棒黏土负载纳米TiO2-Fe3O4吸附剂的制备及Cr(Ⅵ)的脱除

采用溶胶-凝胶法、一锅反应法制备了负载纳米TiO₂和Fe₃O₄的凹凸棒黏土(TiO₂-Fe₃O₄-ATP)吸附剂,并进行了模拟废水中Cr(Ⅵ)的吸附及脱附性能的研究。 通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和EDS等分析方法对ATP负载纳米TiO₂-Fe₃O₄前后结构进行了表征,考察了物料配比及吸附时间、pH值、温度、投加量和初始质量浓度对Cr(Ⅵ)吸附率的影响。 结果表明,吸附剂在Ti元素含量与负载总量的摩尔比为3：4时吸附效果最佳。 当吸附剂质量为0.6 g,Cr(Ⅵ)离子初始质量浓度小于0.8 mg/L时,pH=6,温度20 ℃,吸附剂对Cr(Ⅵ)的吸附率为79.8%。 TiO₂-Fe₃O₄-ATP吸附剂对Cr(Ⅵ)离子吸附满足Freundlich模型。 在20~40 ℃ 条件下,吸附过程ΔG<0、ΔS=-43.55 J/(mol·K)、ΔH=-14.36 kJ/mol,表明该吸附是个自发、熵减、放热的过程。 吸附过程符合准二级动力学模型,吸附速率控制步骤以表面化学反应为主。 TiO₂-Fe₃O₄-ATP吸附剂在循环使用4次后,吸附率仍能达到65%以上。     

4—氨基—三氮唑树脂对铬（Ⅵ）的吸附,机理及应用

4-氨基-三氮唑树脂(4-ATR)对Cr(Ⅵ)的吸附在pH=1时最佳,Cr~(3+)基本不被吸附。两者分离系数β_(CrVI/Cr~(3+)=5.52×10~3.静态饱和容量为179.4mg Cr(Ⅵ)/g树脂。用5mol/L HCl能还原洗脱。测得不同温度下的吸附速率常数k_(21·c)=1.59×10~(-3)S~(-1)、K_(25·c)=1.87×10~(-3)S~(-1)、K(30·c)=2.2×10~(-3)S~(-1);表观吸附活化能E_a=26.26kJ/mol;吸附热力学函数ΔH=6.16kJ/mol,ΔG~(298)=-15.1kJ/mol,ΔS~(298)=339.8J.mol·K.吸附机理表明4-ATR功能基上的N与Cr(Ⅵ)发生配位键合,配位摩尔比为1∶1.利用此树脂处理含Cr(Ⅵ)电镀废水,铬回收率可达95.7%。     

聚苯胺/凹凸棒石纳米纤维复合材料对溶液中痕量Cr(VI)的吸附性能

采用原位聚合法合成了盐酸掺杂聚苯胺/凹凸棒石黏土(PANI/ATP)纳米纤维复合材料。 研究了它对含痕量Cr(Ⅵ)废水的吸附,考察了物料配比、投料质量、吸附时间、吸附温度和pH值对其吸附性能的影响。 结果表明,复合材料中的物料配比为m(An)∶m(ATP)=2∶1,用量为0.4 g,50 min时对Cr(Ⅵ)的吸附量达到99.8%,符合Langmuir等温吸附方程。 该复合材料充分发挥了有机和无机吸附材料的协同作用,具有成本低、再生性能良好的特点。