氢氧化镁改性活性炭对酸性品红的吸附

为提高活性炭(GAC)的吸附性能,采用氢氧化镁对活性炭进行改性,制得经济高效的改性活性炭材料。利用扫描电镜、XRD对改性活性炭进行表征;通过实验确定改性活性炭的最佳制备条件:氯化镁浓度为1.0 mol·L~(-1),氢氧化钠浓度为0.5 mol·L~(-1),氢氧化钠浸泡活性炭的温度20℃;吸附酸性品红吸附时间为150 min时,改性活性炭对酸性品红的吸附量为6.16 mg·g~(-1),而原活性炭吸附量为4.12 mg·g~(-1);热力学吉布斯自由能ΔH~00和焓变ΔH~00,说明该吸附过程是吸热和自发进行的,同时考察了吸附时间、溶液pH值、吸附剂投加量和温度等因素对吸附效果的影响。     

氢氧化镁改性活性炭对酸性品红的吸附

为提高活性炭(GAC)的吸附性能,采用氢氧化镁对活性炭进行改性,制得经济高效的改性活性炭材料。利用扫描电镜、XRD对改性活性炭进行表征;通过实验确定改性活性炭的最佳制备条件:氯化镁浓度为1.0mol·L~(-1),氢氧化钠浓度为0.5 mol·L~(-1),氢氧化钠浸泡活性炭的温度20℃;吸附酸性品红吸附时间为150min时,改性活性炭对酸性品红的吸附量为6.16 mg·g~(-1),而原活性炭吸附量为4.12 mg·g~(-1);热力学吉布斯自由能ΔH~00和焓变ΔH~00,说明该吸附过程是吸热和自发进行的。同时考察了吸附时间、溶液pH值、吸附剂投加量和温度等因素对吸附效果的影响。     

硫化钠改性活性炭对Pb(Ⅱ)的吸附性能研究

采用质量分数为3%的Na_2S溶液对活性炭浸渍,在600℃以N_2作为保护气对其进行高温处理,研究Na_2S改性活性炭(SAC)吸附Pb(Ⅱ)的动力学和热力学机理,并对吸附Pb(Ⅱ)前后的改性活性炭进行了表征和分析。结果表明,与改性前活性炭相比,SAC的比表面积和总孔容减小,S元素含量显著提高。SAC对Pb(Ⅱ)的吸附效果显著提高,在Pb(Ⅱ)初始浓度为300mg/L时,SAC对Pb(Ⅱ)最大吸附量为122.56mg/g,并且在吸附过程的前80min内可达到总吸附量的95%以上。SAC对Pb(Ⅱ)的吸附过程可用Langmuir模型描述,动力学特性符合拟二级动力学模型。SAC对Pb(Ⅱ)的吸附的热力学参数ΔG在-80~-20k J/mol之间,ΔH0,ΔS0,表明吸附是自发进行的物理吸附与化学吸附共同作用的放热过程。对吸附前后改性活性炭的傅里叶变换红外谱图分析表明,经过Na_2S改性后,活性炭表面引入了砜基,并且砜基强化了改性活性炭对Pb(Ⅱ)的吸附性能。     

活性炭的改性及对Pb2+的动力学吸附研究

论文以活性炭为主体吸附剂，进行氯化铁改性，制备出氯化铁改性活性炭吸附剂，并通过FT-IR、SEM、比表面积和孔体积进行表征。实验进一步探究改性活性炭对Pb²⁺的吸附能力，结果表明，当吸附时间为300 min,吸附剂投加量为0.4 g, pH为6时，吸附效果最佳。在此吸附条件下，改性活性炭对Pb²⁺的去除率达到91.2%。对改性活性炭吸附Pb²⁺进行动力学吸附研究，结果表明二级速率方程能够更好地描述其动力学吸附过程，吸附的机理可归结为氯化铁改性导致活性炭孔道结构中酸性官能团增加，使得金属阳离子与官能团上的H之间产生离子交换作用，有利于吸附的进行，这一实验结果为后期循环吸附研究提供了新依据。     

水稻秸秆的改性及其对重金属Cu2+的吸附

重金属Cu2+可直接或间接危害人体,作为天然吸附剂的农业废弃物因价廉易得、来源广泛、吸附高效等优点备受青睐。本文选用水稻秸秆（RS）为吸附原料,分别经酸、碱改性后得到H2SO4-RS和NaOH-RS,通过FT-IR、SEM和BET对改性前后吸附材料的表面官能团、表观形貌和结构等理化性质进行分析,考察投加量、吸附时间、初始Cu2+浓度和离子强度对吸附效果的影响,并结合吸附动力学、吸附等温线和热力学模型对吸附过程进行探讨。结果表明：改性水稻秸秆对Cu2+达到吸附平衡所需的投加量和时间较之未改性RS大大减少,去除率由42.0%分别提升至85.9%（H2SO4-RS）和90.0%（NaOH-RS）;随初始Cu2+浓度和离子强度的增大,RS的吸附性能显著降低,H2SO4-RS有所降低,而NaOH-RS只是稍有下降,NaOH-RS对150 mg/L含Cu2+溶液的去除率仍达到84.2%,离子强度cNaCl = 0.1 mol/L时去除率维持在86.1%。吸附动力学和吸附等温实验表明水稻秸秆对Cu2+的吸附符合准二级动力学模型和Langmuir吸附等温模型;热力学分析显示,相同温度下RS、H2SO4-RS和NaOH-RS吸附Cu2+过程的ΔG逐渐减小,且改性后两种吸附剂的ΔG均小于0,ΔH由改性前的正值转变为负值,说明水稻秸秆改性后吸附Cu2+的自发性更强,为自发的放热过程。     

活性炭纤维对甲霜灵的吸附性能研究

探讨了不同比表面积的活性炭纤维对甲霜灵的吸附特性,进一步分析和评价了活性炭纤维对甲霜灵的吸附动力学和热力学特性。结果表明,比表面积为1814.72m~2/g的活性炭纤维对甲霜灵的吸附量为462.3mg/g,呈现了优良的吸附性能;该吸附过程符合Langmuir等温吸附模型和准二级动力学模型,其反应的吉布斯自由能ΔG0,为自发反应。     

改性煤焦对苯甲酸的吸附动力学和热力学研究

研究改性煤焦对苯甲酸的吸附行为,从动力学和热力学方面分析了苯甲酸在改性煤焦上的吸附作用机制。研究表明,Toth模型能较好地描述苯甲酸在改性煤焦上的吸附行为;该吸附过程遵循准二级动力学模型。改性煤焦吸附苯甲酸的自由能ΔG~00,焓变ΔH~0和熵变ΔS~0值分别为-4.60k J·mol~(-1)和-17.61J·mol~(-1)·K~(-1),表明该吸附是一个放热熵减、逆过程自发进行的过程,无化学键等强作用力。     

通过柠檬酸改性提高载银活性炭的抗菌性能

通过负载柠檬酸对活性炭进行改性,用N2吸附法测定活性炭的比表面积,用AAS、SEM、XRD测试技术分析了银在活性炭上的吸附和分布,并研究了载银活性炭的抗菌性能。结果表明,负载柠檬酸使活性炭的比表面积下降约24％,但载银后活性炭的比表面积增大。柠檬酸改性为[Ag（NH3）2]^＋的还原吸附提供更多的活性点,使银的吸附速率加快,吸附量提高约25％,表面的银颗粒变得非常密集,粒径减小,且颗粒均匀,因此抗菌性能显著增强．其中对金黄色葡萄球菌的杀灭效果明显优于对大肠杆菌的,同时对于高分散Ag／C催化剂的制备及银的回收也具有重要的价值。     

通过柠檬酸改性提高载银活性炭的抗菌性能

通过负载柠檬酸对活性炭进行改性,用N2吸附法测定活性炭的比表面积,用AAS、SEM、XRD测试技术分析了银在活性炭上的吸附和分布,并研究了载银活性炭的抗菌性能。结果表明,负载柠檬酸使活性炭的比表面积下降约24%,但载银后活性炭的比表面积增大。柠檬酸改性为[Ag(NH3)2] 的还原吸附提供更多的活性点,使银的吸附速率加快,吸附量提高约25%,表面的银颗粒变得非常密集,粒径减小,且颗粒均匀,因此抗菌性能显著增强,其中对金黄色葡萄球菌的杀灭效果明显优于对大肠杆菌的,同时对于高分散Ag/C催化剂的制备及银的回收也具有重要的价值。     

有机-无机-磁性树脂对微污染水源水中腐殖酸的吸附性能研究

以有机化磁性凹凸棒土(M-ATP)制备有机-无机-磁性三效性能树脂(MPR)。利用扫描电镜、傅里叶变换红外光谱等对树脂形貌和结构进行表征,考察了树脂对腐殖酸(HA)的吸附性能。结果表明,超声分散法制备的样品(UD-MPR)溶胀态下有效比表面积为674.31 m~2/g,M-ATP的最佳添加量为8%(m/m)。UD-MPR对HA的吸附符合二级动力学模型,平衡时间为233 min。当HA初始浓度为14.87 mg/L时,吸附量达13 mg/g。对Langmuir及Freundlich等温吸附模型拟合度均较高。热力学参数(ΔH~θ,ΔS~θ,ΔG~θ)测定结果表明,UD-MPR吸附HA是自发吸热的反应,乙酸对吸附过程影响较大。吸附剂可循环使用,重复使用6次,吸附性能没有明显变化。     

铈改性活性炭对苯酚的吸附行为研究

采用浸渍法制备铈改性活性炭(Ce/AC),研究活性炭改性前后对苯酚的去除率,考察pH值及Ce/AC投加量对苯酚去除率的影响,采用吸附等温线模型、热力学模型及动力学模型对Ce/AC吸附苯酚过程进行拟合,研究其吸附特性及机理。结果表明,同等条件下,Ce/AC对苯酚的吸附量为56.9mg/g,是改性前的4倍;在25℃,不调节pH值,Ce/AC的投加量为6g/L时,Ce/AC对苯酚去除率达到95.4%;Langmuir吸附等温线可较好地描述Ce/AC吸附苯酚过程,热力学计算结果表明,Ce/AC吸附苯酚过程为自发吸热熵值增大的过程,吸附动力学符合拟二级动力学模型,Ce/AC吸附苯酚过程存在亲(疏)水作用、氢键作用及软硬酸碱作用。     

生物质竹炭对水中Cd~(2+)的吸附行为研究

以竹炭和经化学改性竹炭作为吸附剂,研究其对水溶液中Cd2+的吸附特性,探讨了竹炭对Cd2+的吸附热力学和吸附动力学性质,通过单因子优化实验探讨了温度、竹炭投加量和p H值对吸附效果的影响。结果表明:竹炭及改性竹炭对Cd2+的吸附动力学过程符合准二级动力学模型,在18h可达到平衡;其等温吸附曲线符合Langmuir方程,最大吸附量分别为10.18mg/g和16.71mg/g;两者对Cd2+的吸附受温度的影响较小;竹炭及改性竹炭的最佳投加量分别为0.8g、0.6g;p H对竹炭及改性竹炭吸附Cd2+的影响较大,在p H 2~6范围时,竹炭及改性竹炭对Cd2+的吸附量随p H的增加而增加。     

VOCs在吸附剂上吸附性能的热力学研究

采用色谱法与热重(TG)法,测量了正己烷、甲苯和乙酸乙酯在活性炭、5A、NaY、13X、ZSM-5 (SiO_2/Al_2O_3=27、300)、Hβ以及M CM-41等吸附剂上不同温度下的吸脱附行为,并基于反相气相色谱法测得的数据,计算了其吸附热力学参数ΔH、ΔS和ΔG,分析了上述VOCs分子与吸附剂之间的作用机制,并借助FT-IR验证了吸附质在分子筛表面的吸附机制。结果表明,上述吸附过程存在物理吸附和化学吸附两种方式,其中,物理吸附的作用力大小与吸附剂的孔径分布和分子直径相关,而化学吸附的作用力大小依赖于分子筛硅铝比和Ca~(2+)、Na~+、H~+等阳离子及吸附质分子的偶极矩,且强的化学吸附使得部分吸附质分子的脱附温度高于200℃。     

外墙保温板残料基活性炭吸附苯酚的研究

活性炭是我们生活中常用的吸附剂,此次研究以外墙保温板残料为碳源制备了活性炭,并考察了所制备的活性炭对苯酚的吸附性能;针对吸附时间、吸附温度、p H、浓度等因素对苯酚吸附的影响,确定了吸附工艺参数:吸附苯酚最优条件为吸附时间90min,温度40℃,p H为4,浓度为0.78mg·m L~(-1),吸附量606.88 mg·g~(-1)。动力学分析:苯酚在外墙保温板残料基活性炭上的吸附符合内分子扩散模型,活化能为Ea=24.5kJ·mol~(-1),苯酚在外墙保温板残料基活性炭上的吸附符合Temkin模型;热力学分析得:在温度低于40℃时,ΔG(0,ΔH=15.761kJ·mol~(-1)(0,ΔS=141.7J·mol~(-1)/K(0,活性炭对苯酚的吸附是自发的吸热过程;混乱度增加,即活性炭更容易吸附苯酚。由此可见以外墙保温板残料为碳源制备的活性炭可以处理应急被苯酚污染的水。     

201×7强碱性阴离子交换树脂吸附浓海水中溴的热力学研究

研究了201×7强碱性阴离子交换树脂吸附浓海水中溴的热力学行为,测定了不同温度下的吸附等温线,并计算出吸附过程的热力学参数ΔG、ΔH和ΔS。研究表明,该树脂对溴的吸附容量为2.489mg Br2/mL湿树脂,吸附率达到98%;吸附平衡数据符合Langmuir吸附等温方程;ΔG为负值,该吸附过程可自发进行;ΔH>0,且其绝对值小于40kJ/mol,表明该吸附过程吸热且属于物理吸附;ΔS>0,该吸附过程属于熵增过程。     

聚氧乙烯月桂醚在含醇的非水体系中的热力学性质的微量量热法研究

对于非离子表面活性剂聚氧乙烯月桂醚(Brij-35)/N,N-二甲基甲酰胺(DMF)/长链醇(庚醇,辛醇,壬醇,癸醇)体系,利用滴定微量量热仪测定了胶束形成过程的热功率-时间曲线.根据热力学理论,测定了临界胶束浓度和胶束形成热(ΔHmθ),计算了热力学函数(ΔGmθ和ΔSmθ).讨论了温度、醇中的碳原子数、醇的浓度与临界胶束浓度和热力学函数之间的关系.结果表明:聚氧乙烯月桂醚(Brij-35)/DMF/长链醇体系:(1)在含有相同浓度的各种醇的体系中,ΔHmθ和ΔSmθ的值随着温度的升高而增大;CMC,ΔGmθ的值随着温度的升高而降低;(2)在相同温度及相同浓度的醇体系中,CMC,ΔHmθ,ΔGmθ和ΔSmθ的值都随着醇中碳原子数的增加而降低;(3)在相同温度及相同醇的体系中,CMC,ΔHmθ,ΔSmθ和ΔGmθ的值随着醇的浓度的增加都减小.     

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ΔHθ0、ΔGθ0,证实其吸附过程是一个自发吸热过程;ΔSθ0,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。     

改性蔗髓重金属吸附剂去除水中Cr(Ⅵ)的动力学研究

对甘蔗渣预处理后以Na OH和二硫化碳改性转型合成重金属吸附剂。实验结果表明,改性后蔗髓纤维(MSCB)投加量为4 g/L,对50 mg/L Cr(Ⅵ)的最大吸附量为9.8 mg/g,平衡时间为30~60 min,去除率达98.05%,出水浓度0.78 mg/L,比改性前蔗髓纤维对Cr(Ⅵ)的吸附率(23.7%)提高了74.35%。MSCB对Cr(Ⅵ)的吸附进行Langmuir与Freundlich等温吸附方程拟合,更符合Langmuir单分子化学吸附;对吸附动力学拟合模型分析,吸附过程更符合准二级速率方程;吸附热力学模型显示该吸附为自发进行的吸热反应且是熵增过程。     

硅酸镁锂的有机改性及对Cr(Ⅵ)的吸附特性

采用水热法合成了硅酸镁锂(Laponite),然后利用十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)对其进行有机改性,研究了改性后的有机硅酸镁锂(CTMABL)对Cr(Ⅵ)的吸附特性.结果表明,改性后样品的比表面积和孔容积变小而平均孔径增大.CTMABL样品的d(001)值从改性前的1.23 nm增加到1.79 nm,表明CTMAB进入Laponite层间.随着溶液p H值的提高,CTMABL对Cr(Ⅵ)的吸附效率明显下降;p H8.5时,CTMABL颗粒表面电势为正,能够与Cr(Ⅵ)阴离子发生静电吸引从而提高吸附效率.随着固液比增加,对Cr(Ⅵ)的去除效率迅速上升,当固液比达到4 g/L后去除效率趋于稳定.离子强度对Cr(Ⅵ)吸附过程的影响不明显.CTMABL对Cr(Ⅵ)的吸附符合准二级动力学模型,吸附传质速率受膜扩散和颗粒内扩散过程共同影响.等温吸附过程符合Langmuir模型,热力学分析结果表明吸附过程是一个自发的吸热反应.综合分析认为表面配合作用是主要的吸附机制,同时静电引力在吸附过程中起到了促进作用.     

水溶液体系ΔfHmθ、ΔfGmθ及Smθ的研究

依据单质与化合物热力学标准的基本概念,提出水溶液体系的热力学"0"标准,给出ΔfHθm、ΔfGθm、Sθm定义,并通过水合离子的Sθm计算实例和误差分析,论证了单质、化合物与水合离子热力学数据可以通用。