斜发沸石对钾离子的吸附/解吸动力学研究

以KCl为钾源、新疆某地所产斜发沸石为吸附剂,研究斜发沸石对K+的动力吸附与解吸效果,并探讨吸附时间、K+初始浓度与吸附量的关系。用pH=5的HCl溶液和(Ca2++Mg2+)浓度/(mmol.L-1)为1.6,3.2,6.4,12.8,19.2,25.6的混合溶液对饱和吸附了K+的斜发沸石进行解吸,实验结果表明:沸石对K+的吸附在4min能达到最大吸附率的96%,30min内达到平衡。Langmuir吸附等温式能对吸附曲线进行很好的描述。单位质量沸石对K+的最大吸附量为44.53×10-3,以阳离子交换吸附为主。pH=5的HCl溶液对K+的解吸量最小,随解吸溶液中(Ca2++Mg2+)浓度增加,解吸滞后系数减小,解吸速率远小于吸附速率。解吸量的自然对数与解吸时间的自然对数呈现明显的线性关系,用指数方程对(Ca2++Mg2+)浓度为25.6mmol/L的解吸曲线进行拟合,R=0.998,拟合方程为qt=3.890t0.210。理论上将吸附的K+全部解吸出来需要74.4d。     

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。     

斜发沸石和丝光沸石的吸水性能

用离子交换、酸和碱处理斜发沸石来提高它的吸水能力没有取得明显效果。测得的斜发沸石、丝光沸石吸附水的等温线具有非线性特征,但25℃的等温线在水蒸气分压高于2400Pa 时,斜发沸石、丝光沸石和有粘合剂的合成分子筛的吸水量随着分压的升高而增加。这是由于样品中含有粘土矿物产生水蒸气的毛细凝聚作用而引起的。根据沸石的吸附热和水的蒸发热,用沸石作为吸附剂和水作为工质能建立一个高效的沸石太阳能利用体系。     

我国斜发沸石、丝光沸石的阳离子类型和硅铝比

 本文根据大量样品数据,提出划分沸石离子类型的主、次阳离子原则和单离子类型原则。进而对我国几十个矿点的大量随机样品进行分类,结果形成Ca、K、Na三个系列,K-Ca.Ca-K等12种离子类型。同时弄清了我国沸石的特点是以各种Ca型为主,以各种K型居其次。     

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。     

沸石对放射性核素Cs+,Sr2+的吸附阻滞作用

通过对新疆乌鲁木齐浅水河地区沸石的物化性质和工程特性(包括阳离子交换容量、孔结构、粒度组成、击实密度、渗透系数等)、活化处理以及对放射性核素C s ,S r2 吸附性能的研究,结果表明:该沸石的阳离子交换容量(CEC)达到97.9 m eq/100 g,在中性条件下最高为195.4 m eq/100 g;击实后的渗透系数为8.7×10-4m/s。沸石对溶液中的C s ,S r2 吸附量分别达到162.6×1-0 3和74.9×1-0 3,吸附效果优于内蒙高庙子膨润土矿。经过钠改性和铵改性处理后的沸石,对C s 的吸附量有不同程度的提高,最高达234.5×1-0 3;但对S r2 的吸附效果影响不大。溶液pH值对C s ,S r2 的吸附量有明显影响,中性和碱性环境更有利于沸石吸附作用的进行。     

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。     

13X沸石分子筛对水中Hg2+吸附性能的实验研究

13X沸石分子筛吸附水中Hg2+的实验研究表明,13X沸石在pH值为5~6、时间为20 min、温度为20~30 ℃条件下对Hg2+ 的吸附效果最佳。在13X沸石的用量为4 g/L的条件下对原始浓度为0.2 ~100mg/L的Hg2+进行吸附,吸附量由0.035 6 mg/g增加到21.87 mg/g。13X沸石可使原始浓度为0.01 mg/L的Hg2+降至0.002 mg/L以下。饱和NaCl溶液对吸附Hg2+后的13X沸石解吸效果良好,解吸后的13X沸石循环使用4次,对Hg2+的吸附率仍未降低,表明13X沸石的重复利用效果良好。通过在洗脱Hg2+ 的解吸液中加入Na2S·9H2O,可使Hg2+形成HgS沉淀进行回收,回收率可达90%以上。实验表明,13X沸石适用于对水中低浓度Hg2+的深度净化处理。     

复合矿物材料对模拟核素的吸附研究

采用间歇法研究不同复合矿物材料对模拟核素C s ,S r2 及S r2 C s 混合离子的吸附特征,结果表明:复合材料N系列对C s 吸附量呈线性递减;Z系列的Z1,Z2,Z3对C s 吸附量呈线性增加,而其后基本不变;N 1比Z1吸附C s 效果好。N系列和Z系列对S r2 的吸附分别呈线性递减和递增变化。在S r2 C s 竞争吸附中,低价态的C s 相对单C s 溶液条件下吸附量变小,材料Z1总吸附量最大。     

蒙脱石吸附模拟核素Sr、Cs的性能研究

基于蒙脱石具有良好的阳离子交换性能,采用静态吸附法,对阜新钙基蒙脱石吸附模拟核素Sr、Cs的吸附条件和吸附行为进行了研究。结果表明:蒙脱石样品对Sr2+、Cs+的饱和吸附量分别为0.271mmol/g和0.780mmol/g,在较大的pH值范围(4～11)内具有良好的吸附稳定性;蒙脱石对Sr2+、Cs+的吸附类型以阳离子交换吸附为主,符合Langmuir和Freundlich模型,但与Langmuir吻合更好,相关系数分别达到0.99924和0.99995。本实验研究对于处理低浓度的含Sr、Cs放射性废液具有重要的意义。     

海泡石改性及吸附Zn2+研究

金属离子型无机抗菌剂具有安全性好、抗菌广谱、时效长和耐热等许多优良性能,在许多领域有广泛的应用价值。金属离子型无机抗菌剂由金属抗菌离子和无机载体材料组成,其抗菌性能与载体材料对抗菌金属离子的吸附量有关。本文初步研究了对海泡石进行酸改性及用海泡石载抗菌锌离子(Zn2+)的两种工艺方式对海泡石结构及载Zn2+量的影响。通过原子吸收发射光谱、X射线衍射、扫描能谱电子显微镜及傅立叶变换红外光谱等技术的分析表明,用体积浓度为5%的HCL,在70℃温度下对海泡石进行酸处理,在提高海泡石纯度,分散海泡石纤维束、使海泡石结构中孔隙扩大,进而达到更多载入Zn2+目的等方面都是十分必要和有效的方法;采用干湿循环方式将Zn2+载于海泡石能提高海泡石的载Zn2+量,但干湿循环方式操作更复杂,能耗更大,应视具体情况酌情选择使用。     

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+。     

ZH型重金属螯合纤维对水溶液中Sr2+的吸附行为

研究了ZH型重金属螯合纤维对水溶液中Sr~(2+)的吸附行为,考察了pH值、纤维加入量、Sr~(2+)初始浓度、作用时间等对吸附行为的影响,并采用SEM、EDS和FTIR等现代分析测试手段探讨了ZH型重金属螯合纤维对Sr~(2+)的吸附机制。结果表明,在pH值为7.0、纤维加入量为2.0 g/L、Sr~(2+)初始质量浓度为50 mg/L的条件下,纤维对Sr~(2+)的吸附在4 h左右基本达到平衡。实验条件下ZH型重金属螯合纤维对Sr~(2+)的最大吸附量可达26.22 mg/g。等温吸附拟合结果表明,ZH型重金属螯合纤维对Sr~(2+)的吸附可能是以单分子层为主的单分子层和多分子层吸附共同作用的结果。纤维对Sr~(2+)的动力学吸附过程符合准二级动力学模型。红外光谱分析表明Sr~(2+)与纤维上—NH_2和—COOH等基团进行配位络合从而吸附在纤维表面,—CH_2—和C=CH_2等基团参与此吸附过程。能谱分析表明Sr~(2+)与纤维上Na~+和Ca~(2+)还存在着离子交换作用。     

13X沸石对Ni2+吸附性能的实验研究

在静态条件下，实验研究了13X沸石的用量、温度、时间、溶液pH值、初始Ni^2 质量浓度对Ni^2 吸附性能的。结果表明：在室温下，13X沸石对Ni^2 的吸附平衡时间为15min，对Ni^2 的最大吸附量为49.7mg/g沸石；静态等温吸附过程符合Langmiur吸附等温方程式；13X沸石对Ni^2 的吸附机理为离子交换吸附和表面络合吸附。     

高岭土/胡敏酸复合体对重金属离子吸附解吸实验研究

本文利用高岭土对胡敏酸吸附形成稳定的有机一无机络合物,研究了高岭土／胡敏酸复合体对Cu^2＋、Cd^2＋和Cr^2＋的吸附。结果表明,胡敏酸对高岭土改性后能提高上述三种重金属离子的吸附性能,高岭土／胡敏酸复合体对三种重金属离子的吸附量都随pH值的升高而增加,随离子强度的增加而减小。本文还研究了高岭土／胡敏酸复合体对上述三种重金属离子的吸附动力学,发现吸附过程可用Elovich方程和一级动力学方程进行较好的拟合。     

3-氨丙基三乙氧基硅烷改性蒙脱石对Sr2+的去除研究

粘土矿物由于其表面活性高、性质稳定、价格便宜等特点,作为一种很好的环境修复材料而得到广泛应用。蒙脱石是典型的2:1型层状粘土矿物,具有吸附性、粘结性、阳离子交换性、分散悬浮性、纳-微米级粒径等多种性质,改性后的蒙脱石性能更好。将粘土及其改性矿物用于环境     

高、低阶煤润湿性对甲烷吸附/解吸的影响

为研究不同煤阶煤体润湿性对煤层气吸附/解吸的影响,采集寺河煤矿3号煤与大佛寺煤矿4号煤样品进行接触角测量及吸附/解吸实验,通过热力学计算分析等量吸附热特征。结果表明,大佛寺4号煤水润湿性远好于寺河3号煤,原因在于大佛寺4号煤为低变质长焰煤,其所含羧基、羟基等含氧官能团数量较多,同时具有物质组分亲水性好及孔裂隙较发育的优势。煤体润湿性影响煤自身含水率大小,间接影响煤层气吸附/解吸特征。大佛寺4号煤与寺河3号煤润湿性、含水率、解吸率及采收率间关系复杂,受临界含水量制约,存在温度临界点。等量吸附热对比发现煤体亲水性不利于煤层气的吸附。煤层气吸附放热远小于解吸吸热,存在解吸滞后,且解吸滞后程度随着吸附/解吸量增加而逐渐减弱,低阶煤的减弱趋势更加明显。     

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。     

粉煤灰、粘土、膨润土等对Zn2+的吸附试验研究

研究了粉煤灰、粘土、膨润土等从溶液中去除有毒金属离子Zn2+的吸附过程。动态试验显示吸附过程是快速的。吸附试验结果表明,粉煤灰、膨润土对Zn2+的吸附能力相当,但远大于粘土、粉质粘土。平衡吸附模型充分说明,在高浓度下Zn2+在粉煤灰、粘土、粉质粘土上的吸附符合Langmuir等温线。试验结果亦表明,随着吸附剂中Zn2+含量的增加,粉煤灰等吸附剂对Zn2+吸附的百分率均呈减小的趋势。