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。     

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。     

凹凸棒石铁/铝氢氧化物纳米复合材料对磷的吸附动力学研究

用铁/铝盐水解法制备了凹凸棒石/铝氢氧化物(PNCMⅠ)、凹凸棒石/铁氢氧化物(PNCMⅡ)和凹凸棒石/铁铝氢氧化物(PNCMⅢ)3种凹凸棒石纳米复合材料。对比了这3种纳米复合材料对水中磷的吸附净化能力,并利用吸附动力学实验探讨了3种材料对磷的吸附机理。结果发现:负载了铝/铁氢氧化物后凹凸棒石的晶体结构没有改变;温度对于3种吸附剂吸附磷的动力学参数影响不显著;3种吸附剂对磷的实际吸附量、理论吸附量和初始吸附速率均随着磷的初始浓度增大而增大。PNCMⅠ对磷的理论吸附量为18.18 mg/g,较其他2种吸附剂大。当磷的初始浓度从5 mg/L增加到50 mg/L,PNCM I对磷的初始吸附速率从0.125 mg/(g·min)增加到1.425 mg/(g·min)。3种凹凸棒石黏土纳米复合材料对磷的吸附符合准二级动力学方程,表明其吸附均为化学吸附。     

海泡石坡缕石的有机吸附研究

本研究采用红外光谱分析、Ｘ射线衍射分析和电泳等方法对坡缕石和海泡石吸附有机气体进行了研究。实验表明,这种吸附是因静电力的作用而产生的。矿物表面的吸附水可减弱静电力的作用。坡缕石、海泡石对有机气体的吸附量与气体温度、蒸气压、气体分子偶极矩、样品纯度、矿物结晶有关。温度升高,气体分子热运动将加剧,吸附数量随之减少;若气体分子偶极矩加大,则吸附量增加;增大蒸气压能提高气体分子与矿物微粒间的接触频率,从而     

凹凸棒石粘土吸附废水中污染物机理探讨

凹凸棒石是链层状硅酸盐,具有0.38nm×0.63nm的孔道。许多研究者据此都把凹凸棒石粘土吸附废水中污染物的机理解释为凹凸棒石具有微孔道和较大的比表面积,并且这一解释被普遍接受。作者根据凹凸棒石矿物晶体结构和吸附选择性以及吸附实验研究认为,由于凹凸棒石孔道直径小于大多数分子及水合离子的直径,除少数简单分子和离子外,多数分子和离子都不能进入凹凸棒石孔道,而且凹凸棒石内孔道选择性优先吸附水分子,因而在 多数水处理中,凹凸棒石对吸附质的吸附不是内表面吸附,而是外表面吸附。并且这种外表 面吸附属于凹凸棒石的胶体和离子交换吸附。除了溶液的pH值等介质条件外,共存胶体蒙脱石和凹凸棒石的相互作用可能对凹凸棒石粘土的吸附性能起重要作用。     

水悬浮体系中凹凸棒石与Cu2+作用机理

研究矿物吸附重金属性能和机理,对正确认识矿物吸附性质、环境矿物材料应用研究以及重金属环境化学行为具有重要理论和实际意义。凹凸棒石是重要粘土矿物之一,也是重要的环境矿物材料,其吸附净化功能潜在应用受到广泛关注。在制备凹凸棒石纯样基础上,进行了凹凸棒石吸附Cu^2 单因素实验,吸附前后溶液pH值变化观测和吸附Cu^2 后凹凸棒石表面结构高分辨透射电镜调查。结果表明,从表面来看,凹凸棒石对Cu^2 的吸附性能主要受振荡速度、吸附时间、初始溶液pH值、吸附剂用量等因素影响,但实际上,凹凸棒石对Cu^2 的吸附作用主要是凹凸棒石诱导的Cu^2 水解沉淀作用以及凹凸棒石(带负电荷)与氢氧化铜(带正电荷)正负电荷胶体颗粒的互相作用,这有别于严格意义的矿物界面吸附作用。产生这种作用的机制在于凹凸棒石属于天然纳米矿物材料,具有较高的表面化学活性,凹凸棒石一水悬浮体系中凹凸棒石表面水解呈现出碱性,结果导致吸附平衡水溶液pH值较初始水溶液有较大程度的升高,达到Cu^2 水解基本完全的pH条件.     

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。     

活化处理中坡缕石结构变化与性能关系的研究

以活化坡缕石作为吸附剂的应用已经十分广泛,活化方法一般有酸活化和焙烧活化,本文用X射线衍射和红外光谱分析,研究了纤维状坡缕石和土状坡缕石经HCl活化和焙烧活化后晶体结构的变化,结果表明,HCl活化对纤维状坡缕石结构没有影响,而土状坡缕石则不然,当HCl浓度为1.0mol/L时,呈人面体配位的阳离子部分坡H^-取代或溶出,导致晶胞参数减小,当HCl浓度为1.5mol/L时,出现人面体片坍塌,游离出SiO2,结构出现较大破坏,对进一步提高活性没有贡献,在350℃及以上温度焙烧活化会使坡缕石晶体结构产生明显破坏,分解氧化形成的Fe2O3使其脱色率明显下降。     

亚甲蓝分光光度法测定地下水中硫化物的水样保存方法

硫化物是评价地下水污染的重要特征指标之一。为了使硫化物的测定结果更加准确可靠,在硫化物水样采集过程中通常加入乙酸锌溶液和氢氧化钠溶液作为固定剂,以抑制硫离子被氧化生成硫化氢从水样中逸出。但已有的标准方法和文献中对加入乙酸锌溶液和氢氧化钠溶液的顺序和加入量不尽相同,回收率范围为65%～108%。本研究采用亚甲蓝分光光度法测定地下水中的硫化物,考察了采样时乙酸锌溶液和氢氧化钠溶液的加入顺序和加入量对硫化物回收率的影响。结果表明,在采样过程中应先加1.0 mL乙酸锌溶液,再加500 mL水样,最后加入2.0 mL氢氧化钠溶液,其低浓度和高浓度加标水样的回收率达到94.2%～98.0%,优于文献的回收率,硫的测定结果令人满意。对硫化物浓度高的水样,可增加乙酸锌溶液和氢氧化钠溶液的加入量,硫化物同样有着较高的回收率。     

Microstructure and Photocatalytic Decomposition of Methylene Blue by TiO2-Mounted Halloysite, a Natural Tubular Mineral

On the basis of analysis of structure and properties, halloysite, a natural tubular mineral, was developed for an environmental treatment. TiO2 was mounted into halloysite by using hydrolysis of tetrabutyl titanate at room temperature. The adsorption and photocatalytic performance of halloysite and TiO2-mounted halloysite have been examined in methylene blue aqueous solution in the dark and under ultraviolet ray irradiation, respectively. Their performance of adsorption and photodecomposition was evaluated from the adsorbed and degraded amounts of methylene blue （MB）. Due to the mixture of adsorption and photodecomposition, the concentration of MB, organic pollution, in water decreased rapidly with TiO2-mounted halloysite powder, which is a faster reaction than that with halloysite-only adsorption. This new use of halloysite is leading to many interesting applications in the decomposition and elimination of various pollutants in air and water.     

苏皖交界地区坡缕石的矿物学特征

本文对苏皖交界地区内沉积成因的坡缕石及全椒热液成因的坡缕石进行了物性、形貌、化学成分和晶体化学特征及结构特征的研究。研究表明，研究区内坡缕石的矿物学特征与美国凹凸堡的坡缕石一致，而有别于全椒热液型坡缕石，此外，对坡缕石的吸附性能也进行了讨论。     

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。     

海泡石对有机染料的吸附行为研究

以热酸活化过的海泡石为吸附剂，研究其对亚甲基蓝、结晶紫和甲基绿3种染料的吸附动力学过程，并分析了浓度、温度等因素对海泡石吸附效果的影响。结果表明，温度的变化对吸附的影响较小，而染料溶液浓度的改变则会对吸附产生很大的影响，由此确定出较适合的反应条件。采用傅立叶红外光谱技术对吸附前后海泡石的结构进行了分析，发现亚甲基蓝由于分子体积较小可以进入海泡石内部通道，而大体积的结晶紫和甲基绿的吸附主要发生在海泡石外表面，且一价有机阳离子会在中性位置发生吸附，形成带电或中性复合物。     

不同粒径泥沙共存吸附动力学模式研究

天然水体中泥沙组成具有非恒定性和非均匀性,而不同粒径泥沙的吸附能力差异很大.因此.讨论天然水体中泥沙对重金属污染物的自净能力,必须研究不同粒径泥沙共存(即非均匀沙)的吸附模式.通过系统室内静态试验,研究了不同粒径泥沙共存吸附的吸附动力学模式.它表明,不同粒径泥沙共存吸附体系各粒径之间不存在竞争和干扰,共存体系单位重量泥沙的吸附量等于各粒径泥沙单独存在,在相同条件下单位重量泥沙的吸附量乘以其在共存体系中所占份额的和.这在一定程度上解决了天然河流水体泥沙吸附量的计算问题.     

季胺盐阳离子插层蒙脱土对铀吸附性能的研究

通过十六烷基三甲基溴化铵（CTMAB）与钠基蒙脱土离子交换制备出季胺盐阳离子插层蒙脱土（CTMA’-M）,采用小角X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪和高分辨透射电镜表征微观结构,研究CTMA’的插层量、溶液的初始pH值、初始浓度和其他共存离子对吸附铀性能的影响,考察了CTMA’-M处理铀矿水）台废水的应用性能。结果表明：CTMA’插层后蒙脱土的层间距由1．21nm增加到4．09nm,但仍保持钠基蒙脱土原有的晶体结构。随CTMAB用量的增加,插层到蒙脱土层间的CTMA’量增加,对铀离子的吸附容量逐渐增大,当CTMAB的用量超过阳离子交换容量的1．4倍时,铀吸附容量基本保持不变。溶液pH和接触时间对铀离子吸附性能影响较大．CTMA’-M最佳吸附pH值为6．0,平衡吸附时间为80min,CTMA’插层能够改善蒙脱土对铀离子的选择性吸附。在1L含有15mg／L铀的废水中加入1．5gCTMA’-M时,铀的去除率达到98％以上。     

Kinetics of Disproportionation of Inorganic Polysulfides in Undersaturated Aqueous Solutions at Environmentally Relevant Conditions

The rate of the reversible homogeneous disproportionation of polysulfides was studied by following the optical absorbance of polysulfide solutions in a continuous plug flow reactor equipped with an on-line photometric detector. In order to avoid heterogeneous slow reactions involving sulfur colloids or precipitate, the reaction was initiated by an abrupt pH change from an undersaturated solution containing predominantly tetrasulfide species to a pH where pentasulfide is the dominant species. The disproportionation was found to follow first order reversible reaction dynamics. At environmentally relevant conditions the characteristic time of the disproportionation reaction is of the order of 10 s. This characteristic time implies that necessary conditions for speciation of the different polysulfide species by chromatography or another separation and subsequent quantification scheme should be of the order of 1 s.     

榴莲壳和不同炭材料对低汞溶液的吸附动力学

含Hg（Ⅱ）废水直接排放会对环境产生危害,目前多采用活性炭去除,而活性炭制作需要高温热解和活化,导致其使用成本较高。近年来,果皮、果渣、炉渣等废弃物也被尝试应用于直接去除水溶液中的重金属离子。本文采用榴莲壳、椰壳活性炭和活性炭纤维在不同条件下对低浓度Hg（Ⅱ）溶液进行吸附,使用原子荧光光谱法对吸附溶液中剩余的Hg（Ⅱ）含量进行测定,着重对榴莲壳的吸附机理进行探索。实验结果揭示,Hg（Ⅱ）在Lagergren准二级动力学模型下,三种材料最大吸附量（Qm）比较结果为：活性炭纤维（5.61μg/g）>榴莲壳（1.68μg/g）>椰壳活性炭（0.96μg/g）。吸附试验和热力学方程得出三种材料对Hg（Ⅱ）的吸附均是自发进行的（ΔG < 0）;椰壳活性炭对Hg（Ⅱ）的吸附以物理吸附为主（ΔH>0）;榴莲壳吸附为吸热过程（ΔH < 0）,吸附体系升温可提高榴莲壳吸附Hg（Ⅱ）的速率和吸附容量。本研究表明来源广泛的榴莲壳可以作为吸附剂处理含Hg（Ⅱ）的废水,达到以废治废的目的。     

Evaluation of Experimental Procedures and Discussion of Two Different Modelling Approaches with Respect to Long-term Kinetics of Metal Cation Sorption onto (Hydr)oxide Surfaces

Experimental procedures as well as literature data and modelling of long-term kinetics of metal ion adsorption processes onto thermodynamically stable (hydr)oxide surfaces from aqueous solution are evaluated. It is concluded that when experimental uptake data are obtained by the solution depletion method precise information on experimental procedures is crucial. This is true both for preliminary kinetics studies (which intend to fix an equilibration time used for subsequent thermodynamic studies) and for true kinetic studies. For the usually given adsorption versus time curves the corresponding (possibly changing) values of pH should be added. The use of sorption pH edges measured at different times to obtain kinetics curves at constant pH may not correspond to the actual behaviour of the system but be rather an artificial construct.Concerning the models two basically different mechanisms have been used to account for the slow sorption step, which occurs in long-term studies: intraparticle diffusion of the adsorbing metal cation and slow redistribution of surface species. It is shown that the two mechanisms cannot be distinguished using macroscopic uptake data alone: data, which have been interpreted using one approach, may equally well be interpreted using the other one.     

铜在坡缕石中的吸附位置和吸附机理研究

对四个吸附铜的坡缕石的解吸附实验研究表明,被解吸附的铜来自于坡缕石的表面和纤维状晶体的网状空隙。吸附铜的坡缕石的X射线光电子能谱（XPS）上出现了932．5eV和933．7eV的光电子峰,表明坡缕石表面的铜以Cu^＋和Cu^2＋的形式存在;傅立叶变换红外吸收光谱（FTIR）上八面体离子的吸收峰出现规律性偏移,其中Mg3OH和Al2□OH吸收峰向高频方向移动了3～5cm^-1,部分铜离子进入到坡缕石的晶体结构的通道中;电子顺磁共振谱上（ESR）出现了g=2．34、2．12、2．08和2．05等4个信号：表明铜离子位于H^＋难以到达的位置。吸附铜的坡缕石的矿物学研究及其解吸附实验的结果均表明铜在坡缕石中以3种形式存在：①以Cu^＋和Cu^2＋的形式吸附在坡缕石纤维的表面,与坡缕石表面的悬空氧成键;②以ECu（H2O）4]^2＋的形式存在于坡缕石的晶体结构的微空腔中（通道）;③以Cu^2＋的形式存在于坡缕石晶体结构中的硅氧四面体六元环的底部或八面体位。