铁氧化物改性坡缕石粘土对Cr(Ⅵ)的吸附性能

以铁氧化物对坡缕石粘土进行包覆改性,通过静态吸附实验研究了改性坡缕石吸附Cr(Ⅵ)的特性,探讨了吸附的动力学特征、吸附平衡、热力学参数和吸附机理。结果显示,改性坡缕石对Cr(Ⅵ)的吸附随溶液初始pH值的升高显著减弱,在初始pH值为4.0时,吸附90 min可达平衡,吸附过程能较好地符合pseudo-second-order动力学方程,速率常数k₂随温度的升高增大,表观活化能为18.90 kJ/mol;吸附平衡能较好地符合Langmuir方程,吸附过程吸热,ΔH为28.29 kJ/mol,ΔG为-25～-20 kJ/mol,是物理吸附和化学吸附并存的过程。     

天然斜发沸石吸附去除水中氨氮机理研究

采用天然斜发沸石吸附去除水中氨氮,利用X射线衍射(XRD)和X荧光光谱(XRF)分析沸石的物相组成和化学成分。通过批试验考察p H、氨氮初始浓度和温度对沸石吸附氨氮的影响,通过吸附等温线、吸附热力学和吸附动力学的研究探讨天然斜发沸石吸附氨氮的机理。溶液p H=8时沸石对氨氮的吸附效果最佳。Freundlich吸附等温线较Langmuir能更准确描述天然斜发沸石吸附氨氮的过程,该吸附过程属优惠吸附。对吸附热力学参数计算得到吉布斯自由能变ΔG~00,熵变ΔH~00,说明天然斜发沸石吸附氨氮是自发的吸热过程;熵变ΔS~00说明氨氮在沸石上的分布较在水溶液中的分布倾向无序。吸附动力学符合准二级动力学方程,且随着氨氮初始浓度的增大,吸附反应的优惠程度降低。运用颗粒内扩散模型对实验数据的拟合结果表明吸附过程分为两个阶段:前30分钟主要是外表面吸附,30分钟后主要是颗粒内扩散。     

锌氧化物改性沸石对腐植酸的吸附机理

将锌氧化物负载在沸石分子筛上制备锌氧化物改性沸石吸附材料。通过XRD、SEM、BET、Zeta电位仪和Raman光谱等分析表征手段研究锌氧化物在沸石中的分散状态和表面带电性。通过动力学和热力学研究,探讨该改性吸附材料对腐植酸的吸附机理;并在相同条件下,与商品活性炭进行腐植酸吸附对比试验。研究结果表明:(1)在21±1℃,锌氧化物改性沸石对腐植酸的最大饱和吸附量达到60 mg/g;(2)锌氧化物改性沸石对腐植酸的吸附符合准二级动力学方程和Freundlich等温吸附模型;(3)锌氧化物改性沸石对腐植酸的吸附性能远高于商品活性炭。     

NH_4~+型斜发沸石对Zn~(2+)和Ag~+两种抗菌离子的离子交换热力学研究

通过液相离子交换试验研究了Zn2+和Ag+两种抗菌金属离子与NH4+型斜发沸石离子交换的热力学特征,绘制了Zn2+和Ag+的离子交换等温线,计算了不同条件下达到离子交换平衡时,NH4+型斜发沸石对Zn2+和Ag+的选择性校正系数Kc和交换平衡常数Ka,得出了ln Ka值与1/T之间的线性关系,导出了反应标准摩尔焓变(ΔrHθm)、反应标准摩尔Gibbs自由能变(ΔrGθm)和反应标准摩尔熵变(ΔrSθm)。结果表明:达到离子交换平衡时,NH4+型斜发沸石对Zn2+和Ag+的最大交换度分别为0.668和0.856,ΔrHθm分别为7.165 k J/mol和5.276 k J/mol,ΔrGθm0,ΔrSθm0,即该过程是吸热和熵增加反应,并且该反应在20℃能自动发生,升高温度有利于NH4+型斜发沸石交换Zn2+和Ag+;在相同条件下,NH4+型斜发沸石对Ag+的离子交换能力大于Zn2+。     

天然丝光沸石表面重构改性及其在水中去除重金属的应用

天然丝光沸石作为一种绿色廉价多孔材料广泛应用于环境治理中去除重金属,目前报道的天然沸石对重金属的去除率多在60%～90%,提升其去除效率已成为研究热点。本文采用正硅酸乙酯对天然丝光沸石进行表面重构改性,通过TEM、XRD、BET等手段表征其形貌和结构。结果表明:正硅酸乙酯水解生成的SiO_2可与天然丝光沸石复合形成新颖的"SiO_2/丝光沸石",原沸石表面包覆了新生纳米SiO_2孔结构,同时没有损坏原始沸石的多孔结构,使改性沸石材料兼具了天然丝光沸石和纳米SiO_2孔结构优点,增强了对重金属离子的吸附能力。该改性材料对水中Pb~(2+)、Cd~(2+)、Zn~(2+)和Mn~(2+)的最高吸附率为99. 3%、97. 1%、98. 3%和97. 0%,且极少解吸,性能稳定。考虑经济成本并保证合适吸附率的情况下选择吸附效率最佳的投加量,得到改性材料对初始浓度10 mg/L的Pb~(2+)、Cd~(2+)、Zn~(2+)、Mn~(2+)溶液的最佳投加量分别为0. 5 g/L、2 g/L、2 g/L、5 g/L,可为中试和规模应用提供参考。较之焙烧、酸、碱、盐和有机改性,本改性方式对多种重金属均有高的吸附率,并显现出操作简便、成本低和环境友好等优势,具有较好应用前景。     

阴阳离子改性甘肃平凉钙基膨润土吸附行为研究

针对甘肃平凉钙基膨润土,以十六烷基氯化吡啶(CPC)和十二烷基磺酸钠(SDS)进行改性,研究了原土及其改性土对亚甲基蓝溶液的吸附特性,并从热力学和动力学角度探讨了吸附作用机理.结果表明,改性前后的膨润土对亚甲基蓝吸附能力大小为:SDS-Bt > Bt > SDS-CPC-Bt > CPC-Bt,其吸附动力学行为均符合伪二级动力学方程,吸附活化能较小.在298～353 K范围内,吸附反应为自发过程,表现为物理吸附,且亚甲基蓝在SDS-Bt、Bt和SDS-CPC-Bt上的吸附符合Langmuir等温方程,在CPC-Bt上的吸附则符合Tempkin等温方程.     

软阳离子钾改性蒙脱石矿物对硝基苯的强化吸附实验研究

考察软阳离子钾改性蒙脱石在K+存在的条件下对硝基苯的强化吸附行为,详细分析比较了Henry和Fre-undlich方程对硝基苯吸附等温线的拟合结果,同时还进行了吸附热力学研究。实验结果表明,软阳离子钾对蒙脱石吸附硝基苯具有强化作用;硝基苯在蒙脱石上的吸附符合Freundlich和Henry方程,两模型方程线性拟合结果的相关系数均在0.96以上。热力学分析结果表明,硝基苯在蒙脱石上的吸附过程是一个自发的放热过程,说明蒙脱石对硝基苯的吸附主要由分配与EDA作用机制所控制。钾离子存在可为硝基苯吸附营造有利场所,不仅改善准入条件,同时增加某些吸附点位,从而促进并强化蒙脱石对硝基苯的吸附。     

静电自组装制备斜发沸石负载纳米TiO2吸附及光催化降解甲基橙染料研究

为了实现纳米TiO2的固定化负载,提高材料对污染物的光催化效率,采用静电自组装方法制备了天然斜发沸石负载纳米TiO2光催化材料。采用硅烷偶联剂(OCH3)3Si(CH2)3SH干法改性斜发沸石,采用30%H2O2/HOAc氧化剂将偶联剂巯基基团(—SH)氧化为易电离的磺酸基基团(—SO3H),带负电荷的沸石与钛聚合阳离子在静电引力的作用下自发地组装在一起,经一定温度的焙烧得到斜发沸石负载纳米TiO2光催化材料。采用XRD和SEM对材料进行分析和表征,采用甲基橙染料评价材料的吸附和光催化性能,结果表明:沸石负载纳米TiO2对甲基橙染料具有吸附与光催化的协同作用,静电自组装方法制备的材料的光催化性能较传统方法有所提高。     

高表面活性矿物对Zn~(2+)的吸附机理及其环境意义

本文利用高表面活性矿物蒙脱石、蛭石、沸石在一定的介质条件下对Zn2 +进行吸附实验研究。蒙脱石和蛭石对Zn2 +的等温吸附线呈双“S”型 ,而沸石对Zn2 +的等温吸附线则呈“Langmuir”型。三种矿物对Zn2 +的吸附容量大小顺序为 :蒙脱石 >蛭石 >沸石。运用粉晶X射线衍射、红外光谱、差热及热重分析等技术对矿物及矿物吸附Zn2 +后的结构特征进行了研究。结果表明 ,蒙脱石吸附锌后其层间域中吸附锌大量水解形成新的物相 ,而蛭石与沸石吸附锌后水解很少。这为利用高表面活性矿物控制和治理环境污染及其可循环利用提供了理论依据。     

钾化蒙脱石对硝基苯的强化吸附机理研究

测定分析蒙脱石的孔隙结构及化学组成,采用批量平衡实验研究了改性后蒙脱石对硝基苯(NB)的吸附特性,并从动力学及热力学角度探讨了NB的强化吸附作用机理。研究结果表明,吸附过程符合伪二级动力学方程,反应经过快速吸附、减速吸附和平衡吸附3个阶段,12 h达到吸附平衡。K+-蒙脱石对NB的吸附符合Henry方程,吸附过程主要由分配作用所致,随着改性的K+浓度越高,离子强度增强,EDA作用效果显著。另外,K+-蒙脱石对NB的吸附是一个放热过程,在303～323 K范围内,反应的吉布斯自由能变小,吸附反应为自发过程。