坡缕石/氧化铝复合材料对磷的吸附动力学和热力学

以坡缕石粘土为原料,通过溶胶-凝胶法制备坡缕石/氧化铝复合材料,通过静态吸附实验研究了复合材料吸附水中磷的动力学特征、吸附平衡和热力学参数,探讨了吸附机理。结果表明,复合材料对磷有较好的吸附作用,吸附过程能较好地符合准二级动力学方程,吸附速率常数随初始浓度的增大而减小,随温度的升高有所增大;吸附平衡能较好地符合Langmuir方程和D-R方程,吸附过程吸热,ΔG为-25~-21 kJ/mol,是物理吸附和化学吸附并存的过程。     

坡缕石粘土对Cu2+的吸附热力学

将坡缕石粘土分离提纯后作为吸附剂,通过对水中Cu2+的静态吸附实验,考察了时间及介质pH值对吸附效果的影响,并对吸附平衡和吸附热力学特征进行了探讨。结果表明:在实验条件下坡缕石粘土对水中的Cu2+离子具有较强的吸附作用,吸附平衡时间约为60 min,pH值对吸附效果有显著的影响,吸附量随pH值的升高而增加,当平衡溶液pH>7时吸附率超过99%;吸附平衡与Langmuir方程的符合程度优于D-R方程和Freundlich方程,由Langmuir方程拟合饱和吸附量为33.0～34.0 mg/g,由D-R方程得平均吸附能Es为13 kJ/mol,吸附过程为离子交换反应;吸附过程吸热,吸附焓为16.97 kJ/mol,吸附Gibbs函数在-27～-24 kJ/mol之间,吸附熵大于零,吸附过程可自发进行。     

不同氧化度碱性水钠锰矿氧化As(Ⅲ)和Cr(Ⅲ) 的动力学特性

用批量法研究了Mn平均氧化度分别为4.02、3.85和3.70的碱性水钠锰矿对As(Ⅲ)和Cr(Ⅲ)氧化的动力学特性。结果表明,碱性水钠锰矿氧化As(Ⅲ)和Cr(Ⅲ)先经历准一级动力学反应阶段,随后表观速率常数(k_obs)逐渐减小至趋近零,达到反应平衡,k_obs逐渐减小除了逆反应影响外,还与产物在矿物表面不断积累,钝化反应位点有关。初始反应阶段k_obs随氧化度增加而增大,氧化As(Ⅲ)的k_obs分别为: 0.095 1、0.039 6和0.007 1 min^-1;氧化Cr(Ⅲ)的k_obs分别为0.034 2、0.017 8和0.014 8 min^-1。氧化As(Ⅲ)的初始反应阶段生成的Mn(Ⅱ)基本保留在矿物表面,对反应位点钝化大,使k_obs减小速度快。而Cr(Ⅲ) 氧化初始阶段,Mn(Ⅱ)释放明显滞后于Cr(Ⅵ)释放,但随反应进行逐渐增加,与Cr(Ⅵ)释放量比值接近于反应计量比。故Cr(Ⅲ) 氧化生成Mn(Ⅱ)对位点的钝化远小于As(Ⅲ)氧化,其初始反应阶段后k_obs减小速度较慢,且氧化度越高,保持一级动力学的初始反应阶段越长,k_obs减小越慢。因此,水钠锰矿的Mn氧化度越高,氧化As(Ⅲ)和Cr(Ⅲ)的反应速率越快,As(Ⅲ)和Cr(Ⅲ)在碱性水钠锰矿表面氧化产物的释放行为是影响其反应动力学特性的重要因素。     

Cd2+在甘肃靖远坡缕石粘土上的吸附作用研究

以提纯后的甘肃靖远坡缕石粘土作吸附剂,常温下对水中Cd2 进行吸附实验,考察了吸附时间、吸附剂用量、振荡速率及pH值对吸附效果的影响,并对吸附动力学过程和吸附平衡进行了探讨.XRD和红外光谱分析结果显示,原矿在提纯后杂质石英被有效分离,得到了坡缕石含量较高的提纯样品.吸附实验结果显示,约60 min吸附反应可达平衡;pH值对吸附效果有显著影响,吸附率随pH值的升高而增加,当平衡溶液pH>8时吸附率超过99%;吸附过程与pseudo-second-order Lagergren动力学模型方程有较好的一致性,吸附平衡同时符合Langmuir和Freundlich等温吸附模型,由Langmuir方程得到饱和吸附量为31.65 mg/g.     

有机坡缕石黏土对活性染料的吸附性能

由阴、阳离子表面活性剂对坡缕石黏土改性,通过静态吸附实验研究了有机坡缕石黏土对活性红的吸附性能,探讨了吸附平衡和吸附机理。结果表明,表面活性剂改性可增强坡缕石黏土表面的疏水性,影响ζ电位,适当配比的阴阳离子表面活性剂改性坡缕石黏土对活性红有协同吸附作用,吸附等温线呈非线性,符合Langmuir方程和Freundlich方程,ΔH为-12.23 k J/mol,吸附不存在强化学作用,是分配作用和氢键力、偶极间力及范德华力等多种作用的结果。     

羟基氧化铁改性硅藻土对六价铬的吸附性能

利用羟基氧化铁对硅藻土进行改性制备复合吸附剂,然后用一次平衡法研究了复合吸附剂对水体中铬酸根的吸附性能。实验结果表明:pH值为1.0,废水中Cr(VI)质量浓度不大于100 mg/L,吸附剂用量为0.5 g,吸附平衡时间为30min左右时,对六价铬的去除率达85%。动力学研究结果表明,Cr(Ⅵ)在复合吸附剂上的吸附动力学可以利用拟二级动力学方程较好的描述。吸附平衡研究结果表明,Cr(Ⅵ)在复合吸附剂上的吸附既可以利用Langmuir模型又可以利用Freundlich模型加以描述,这可能是由于复合吸附剂对Cr(Ⅵ)的吸附既有单层吸附又有多层吸附。     

表生环境下闪锌矿氧化反应模拟实验

采用混合流反应器装置,进行了表生环境条件下闪锌矿氧化动力学模拟实验研究,选择Fe³⁺和O₂为氧化剂,实验条件为:温度20～55℃,pH=1.0～7.8、氧化剂Fe³⁺浓度1.0×10^-5～1.0×10^-2 mol/L,氧气流量0.5 L/min。实验结果表明,在Fe³⁺为氧化剂时,闪锌矿氧化速率随着Fe³⁺浓度的增加、温度升高、pH值降低而增加,且氧化过程中Zn和Cd的释放速率大致相同,其反应的活化能分别为Ea(Zn) 41.75 kJ/mol或Ea(Cd) 42.51 kJ/mol,表明闪锌矿氧化速率主要受矿物表面反应控制;而以氧气作为氧化剂时,随着pH值的变化闪锌矿的氧化机理发生变化,在pH值小于5.95范围内,闪锌矿氧化速率随着pH值的增加而降低,进入碱性范围后,随着pH值增加,闪锌矿氧化速率反而增加。对实验数据进行双对数处理并建立了闪锌矿的氧化速率公式。     

坡缕石黏土负载铁锰复合氧化物吸附磷的性能

以氧化还原共沉淀的方法将铁锰复合氧化物负载于坡缕石黏土表面,制备负载型吸附剂,由静态吸附实验研究了吸附剂对磷的吸附性能,探讨了吸附的动力学特征、热力学参数和吸附机理。结果显示,吸附剂对磷的吸附受溶液初始pH值、吸附时间及温度的影响,在中性条件下吸附平衡时间为90 min,pseudo-second-order吸附动力学方程能较好描述吸附过程,吸附表观活化能为11.76 k J/mol;吸附等温线与Freundlich方程的拟合结果略优于Langmuir方程,由Langmuir方程得到最大吸附量为26~31 mg/g。吸附焓变为9.29 k J/mol,吸附熵变为正值,自由能变为-4.3~-5.8 k J/mol,吸附作用有多层不均匀吸附的性质,同时包含物理作用和化学作用,但不属强的化学键作用。     

重庆万盛炼镁用白云岩分解动力学及影响因素的研究

对重庆万盛地区的白云岩进行了TG-DTG热分解实验,研究其热分解机理和影响该机理的实验因素。结果表明:该地区白云岩热分解过程遵循三维扩散(球形对称,Jander方程)机理,热分解活化能E=357.4 kJ/mol,基于研究结果,建立了白云岩热分解过程的动力学模型;通过影响因素的对比实验发现,随着试样颗粒粒径的减小和试样重量的增加,白云岩的热分解活化能值会随之升高,而白云岩中SiO₂含量以及保护气体流速的改变对白云岩热分解活化能的影响很小。     

坡缕石对直接耐酸大红4BS的吸附动力学特征

研究了坡缕石对水中直接耐酸大红4BS的吸附动力学,在初始质量浓度为30~50 mg/L,转速为100~200 r/min,以及温度为303~348 K的范围内,坡缕石对直接耐酸大红4BS的吸附动力学数据均符合准二级速率方程。结果表明,坡缕石对直接耐酸大红4BS的吸附是外表面吸附,吸附表观活化能为11.92 kJ/mol,说明此吸附是由液膜扩散控制的物理吸附过程。     

C/M及TCE初始浓度对有机-矿物质复合体中有机质的吸附行为影响

有机污染物在有机-矿物质复合体上的吸附行为,是直接影响有机污染物在地质环境中迁移、转化及归宿的重要因素。为研究有机-矿物质复合体的形成及对有机污染物的吸附机理,以蒙脱石和腐植酸分别模拟地质吸附剂中的粘土矿物和有机质,制备成不同有机质含量与粘土矿物比率(C/M)的有机-矿物质复合体,对TCE进行吸附批实验。实验结果表明,腐殖酸与蒙脱石结合后提高了有机-矿物质复合体的界面疏水性,同时两者之间的相互作用也可能使得复合体中部分腐殖酸变的更加紧密,从而在一定程度上影响了整个固相介质的吸附行为;源腐植酸的K_om值为0.587 1 L/g,形成有机-矿物质复合体后K_om值均大于源腐植酸,随着复合体中C/M值的增加K_om值变化较小;TCE初始浓度的高低影响K_om值,以液相初始浓度500 μg/L为分界线,在低浓度段K_om值随着浓度的增加而减小,在高浓度段K_om值随着浓度的增加基本趋于稳定,此时TCE初始浓度对有机-矿物质复合体吸附行为的影响较小。     

云南三江地区典型金矿床吨位-边界品位曲线特征

吨位-平均品位-边界品位曲线是矿床评价的重要参考,也是理解成矿过程的一个窗口。本文借助吨位-平均品位-边界品位分形模型,选取我国三江地区典型金矿床的局部地段矿体——北衙万硐山磁铁矿-赤铁矿型矿体、镇沅冬瓜林浸染状低温硫化物型矿体、大龙潭氧化硫化物型矿体以及勐满热水塘强硅化泥化蚀变的热泉型矿体;热水塘主要为低品位矿石,而其它三个矿床品位相对较高;分别计算了四个金矿床的吨位-边界品位曲线,并分析其特征。文章提出矿化分散指数(MDI),将其定义为K_o=－ΔO/ΔG_c,K_m=－ΔM/ΔG_c(ΔG_c为两个边界品位之差,ΔO与ΔM分别为相对应的矿石量与金属量之差);K_o与K_m值越小,表明空间中金属分布相对分散。文中分析的四个金矿床的曲线均是低边界品位区间的矿化分散指数较高(MDI₁,即K_o1,K_m1),高边界品位区间的矿化分散指数相对较低(MDI₂,即K_o2,K_m2);说明在不同类型金矿床中,高品位区间比低品位区间的金属空间分布更加分散。K_o1和K_o2由高到低依次为热水塘、大龙潭、万硐山和冬瓜林,K_m1和K_m2由高到低依次为热水塘、万硐山、大龙潭和冬瓜林。热水塘的矿化分散指数比其他三个矿床高,说明热泉型金矿成矿元素空间分布比较集中。     

β-FeOOH的水热法合成及其去除Cr(Ⅵ)实验研究

采用水热法成功合成四方纤铁矿(β-FeOOH),并结合XRD、SEM、zeta电位分析等对合成物进行系列表征。重点考察Cr(Ⅵ)初始浓度、pH值以及不同光照条件等因素下,β-FeOOH对Cr(Ⅵ)去除效果的影响。实验结果表明:合成得到的β-FeOOH为纺锤形晶体,长径200nm~250nm,端面直径30nm~50nm。Cr(Ⅵ)初始浓度、pH值以及光照条件对β-FeOOH去除Cr(Ⅵ)均存在重要影响。随着Cr(Ⅵ)初始浓度的升高,β-FeOOH吸附Cr(Ⅵ)量呈先递增后降低的趋势,当Cr(Ⅵ)初始浓度为50.07 mg/L时,β-FeOOH吸附Cr(Ⅵ)量达到最大值12.05mg/g,且吸附特征符合Langmuir方程吸附模型,饱和吸附量为16.35mg/g;β-FeOOH宜在弱酸性环境下去除Cr(Ⅵ),随着污染液pH的升高,β-FeOOH对Cr(Ⅵ)去除率呈现先增加后减小的趋势,在pH为6.24时去除率达到最大,为96.67%;光照条件会影响β-FeOOH对Cr(Ⅵ)的去除,β-FeOOH对Cr(Ⅵ)的去除效率呈现出黑暗环境自然环境紫外光照射。     

柱撑粘土吸附去除水中重金属离子的实验研究

运用十二烷基磺酸钠和聚羟基硅铝对蒙脱石进行改性后的柱撑蒙脱石,分别研究了溶液的pH值,初始浓度和反应时间对Cu2 ,Cr3 和Cd2 三种重金属离子的吸附性能、平衡模型和动力学过程。结果表明:十二烷基磺酸钠柱撑蒙脱石对三种重金属离子都具有很强的吸附能力,聚羟基硅铝柱撑粘土次之;柱撑后的蒙脱石对单组分的重金属离子的吸附平衡方程符合Langmuir模型;吸附行为的动力学符合假一级动力学方程。柱撑粘土吸附去除水中重金属离子的实验研究@刘云$华南理工大学环境科学与工程学院!广州,510640 @吴平霄$华南理工大学环境科学与工程学院!广州,5…     

C-800氨基羧酸树脂对铬(Ⅲ)的吸附性能研究

研究了C-800树脂对Cr(Ⅲ)离子的吸附性能。结果表明,在pH=4.0时树脂对Cr(Ⅲ)的吸附效果最佳,等温吸附服从Freundlich经验式,静态饱和吸附容量为212.4 mg/g,吸附反应的表观活化能Ea=27.1 kJ/mol,热力学函数ΔH=7.39 kJ/mol,ΔG298=-2.65 kJ/mol。用2 mol/L盐酸溶液能定量洗脱。树脂功能基上的N与Cr(Ⅲ)发生配位键合,配位摩尔比为2:3。     

坡缕石粘土对有机染料的吸附热力学研究

将甘肃靖远坡缕石粘土分离提纯,通过静态吸附实验,研究了坡缕石对水中有机染料亚甲基蓝、结晶紫和苯胺蓝的吸附等温线,探讨了吸附热力学特征.实验结果显示,在实验温度范围内3种染料在坡缕石上的吸附在30 min可达平衡,吸附等温线均能较好符合Langmuir模型,饱和吸附量大小顺序为:结晶紫＞亚甲基蓝＞苯胺蓝;吸附均为吸热过程,亚甲基蓝、结晶紫和苯胺蓝的吸附焓分别为15.52、9.26和2.59 kJ/mol;吸附Gibbs函数约为-35～-30 kJ/mol,吸附熵均大于零,吸附是自发过程.     

硬脂酸钠改性蒙脱石对水中亚甲基蓝的吸附性能研究

以阴离子表面活性剂硬脂酸钠为改性剂制备了硬脂酸钠改性蒙脱石(NaSTA-MMT).FI-IR和XRD分析表明插层剂已进入蒙脱石层间,且随着硬脂酸钠量的增加蒙脱石层间距从1.274 nm增加到4.805 nm。亚甲基蓝吸附实验表明,硬脂酸钠改性蒙脱石吸附行为遵循伪二级动力学方程。平衡吸附量与平衡质量浓度之间的关系符合Langmuir等温吸附方程所描述的规律。硬脂酸钠改性膨润吸附亚甲基蓝表现为自发的表面物理吸附过程,吸附活化能、吸附焓变和熵变分别为2.36 kJ/mol-、21.47 kJ/mol和-44.45 J/mol.K。     

Zn2+改性丝光沸石对甲基橙的吸附性能研究

采用盐熔融法,将Zn2+交换丝光沸石分子筛制备Zn2+改性丝光沸石吸附材料。通过该材料对甲基橙的吸附动力学和吸附热力学研究,了解其吸附机理。研究结果表明:Zn2+改性丝光沸石对甲基橙的吸附动力学可用拟二级动力学方程来描述,计算值与试验值吻合较好,相关系数达到0.99;Zn2+改性丝光沸石对甲基橙的吸附等温线均符合Langmuir和Freundlich方程,室温下相关系数均大于0.9。根据不同温度下的热力学平衡常数,推算出Zn2+改性丝光沸石对甲基橙的吸附吉布斯自由能变ΔG0<0,吸附焓变ΔH0>0,表明吸附为自发的吸附过程,升温有利于吸附的进行,且吸附过程主要是物理吸附。     

应用光谱-电镜-热解析手段表征两种金属有机配合物及其对多环芳烃的吸附性能研究

近几年来,金属有机配合物(MOFs)作为环境中痕量多环芳烃(PAHs)的吸附预富集材料仅局限于几种经典的配合物,在实际的分离检测过程中,很少能分析分离结构性质相似的目标物,对相近性质目标物的吸附选择性较差。本文选择配体5-氨基间苯二甲酸以及主体锌离子和铜离子为原料,应用溶剂热合成法合成两种金属有机配合物:锌-5-氨基间苯二甲酸和铜-5-氨基间苯二甲酸,研究了主体不同的配合物应用于固相萃取预富集10种PAHs的吸附效果、吸附行为和吸附选择性。结果表明:①两种金属配合物对PAHs的平衡吸附量均在30 mg/g以上,在40 h内对PAHs的吸附率达75%以上,吸附选择性因子(α_ij)最高可达11.4,高于经典MOF-5材料(α_ij=10.9);两种配合物吸附PAHs符合拟二级动力学模型,相关系数R²的范围为0.9179~0.9995;吸附行为符合Langmuir和Freundlich方程。②扫描电镜、X射线粉末衍射、红外光谱等结构表征表明,锌-5-氨基间苯二甲酸和铜-5-氨基间苯二甲酸分别呈棒状和块状结构,且颗粒大小均匀一致,都可以作为选择性预富集材料应用于吸附结构相似的混合PAHs,并通过优化后作为色谱柱固定相分析分离检测PAHs。由于锌-5-氨基间苯二甲酸和铜-5-氨基间苯二甲酸比表面积分别为20.392 m²/g和7.44 m²/g,锌-5-氨基间苯二甲酸的预富集能力和吸附效果均优于铜-5-氨基间苯二甲酸,且锌-5-氨基间苯二甲酸对PAHs的吸附效果相近,可以作为预富集材料使用,而铜-5-氨基间苯二甲酸对PAHs的吸附存在差异,可以作为选择性吸附材料使用。     

K-H3OFe3(SO4)2(OH)6铁矾的XRD研究

根据X射线衍射(XRD)分析发现: A Fe₃(SO₄)₂(OH)₆(A=K⁺、H₃O⁺)系列铁钒的XRD数据十分相近,难以用XRD区别,需通过能谱(EDS)辅助分析,才能区分此类铁矾。另外,此类铁矾的003和107面网间距d随K⁺含量增大而增大,且呈一元三次方程的关系;而033和220面网间距d随K⁺含量增大而减小,呈一元二次方程的关系。对该现象从铁矾晶体结构方面进行解释:K⁺、H₃O⁺离子位于较大空隙中,且沿着Z轴方向排列,当K⁺、H₃O⁺离子之间相互替换时,会导致该铁矾晶体结构在Z轴方向有较明显的变化。