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首页新型Mn-SD300吸附树脂去除水中镉铜的研究:吸附性能与机制
该研究论文发表于2012年的《北京大学学报(自然科学版)》第48卷第6期,标题为“吸附树脂负载锰氧化物去除水中镉和铜”,由鲁雪梅、熊鹰、张广之和倪晋仁等人合作完成。研究团队以大孔吸附树脂SD300作为载体,通过原位高锰酸钾氧化还原法成功制备了一种新型的锰氧化物吸附树脂复合材料,即Mn-SD300。这种复合材料的主要特点是其负载的锰氧化物以MnO2的形式存在,这有助于提高其对重金属离子如Cd2+和Cu2+的有效吸附。 实验结果显示,Mn-SD300对Cd2+和Cu2+具有出色的吸附性能,吸附行为符合准一级动力学模型,R2值均超过0.99,说明吸附过程非常迅速且高效。此外,吸附等温线模型也显示出良好的拟合,R2值同样大于0.99,表明吸附过程遵循Langmuir模型,具有明确的吸附量上限。在303 K(常温)下,Mn-SD300对这两种金属离子的饱和吸附容量分别为76.92 mg/g和142.86 mg/g,显示出其在实际应用中的高容量吸附特性。 在面对高浓度竞争离子如Ca2+、Mg2+和Na+的存在时,Mn-SD300展现出对Cd2+和Cu2+的高度选择性吸附,这使得它在处理含有多种金属离子的复杂废水时具有优势。相比之下,Mn-SD300的表现优于传统阳离子交换树脂D001,体现了新型吸附材料在去除重金属方面可能具有更高的效率和选择性。 这项研究不仅提供了一种有效的去除水中镉和铜的新方法,而且通过科学研究手段深入探讨了吸附树脂负载锰氧化物的吸附机制,为环境保护和水处理技术的发展做出了贡献。这对于理解和优化废水处理工艺,特别是在处理含有重金属的工业废水时,具有重要的理论和实践意义。
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北京大学学报(自然科学版),第
48
卷,第
6
期,
2012
年
11
月
Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Pekinensis,
Vo
l.
48
,
No.
6 (Nov. 2012)
吸附树脂负载锺氧化物去除水中锅和铜
鲁雪梅
l
熊鹰
1
,
2
张广之
3
倪晋仁
1
,↑
1.北京大学环境工程系,水沙科学教育部重点实验室,北京
100871;2.
北京大学深圳研究生院环境与能源
学院,深圳市重金属污染控制与资源化重点实验室,深圳
518005;
3.
浙江省水利河口研究院,杭州
310020;
T
通信作者,
E-mail:
nijinren@ie
巳
.pku.edu.cn
摘要
以大孔吸附树脂
SD300
为载体,采用原位高锚酸御氧化还原法将锤氧化物负载其上,制备了新型锚氧
化物吸附树脂复合材料
Mn-S
D3
00
,并对其吸附水中
Cd
2
+
和
Cu
2
+
的性能进行了研究。
TEM
,
XRD
以及
XPS
的分析结果表明,负载的锺氧化物以
Mn02
的形态存在。静态吸附实验结果表明
Mn-S
D3
00
对
Cd
2
+
和
Cu
2+具
有良好的吸附性能。吸附行为均符合准一级动力学模型
(R
2
>0.99)
和
Langmuir
吸附等温线模型
(R
2
>0.99)
,
温度
为
303
K
时,
Mn-S D3
00
对
Cd
2
+
和
Cu
2
+
的饱和吸附容量可分别达到
76.92
mg/g
和
142.86
mg/g
。在高浓度竞争
离子
Ca
2
+
,
Mg
2
+
和
Na+
共存的情况下,
Mn-SD300
对
Cd
2
+
和
Cu
2
+
的吸附选择性要强于传统阳离子交换树脂
D001
。
关键词
吸附树脂;锤氧化物;铺;铜;吸附
中图分类号
X131
Removal
of
Cadmium
and
Copper
from
Aqueous Solution
by
the
Adsorption Resin
Coated
Manganese Oxide
LU
Xuemei
1
,
XIONG
Ying
1
气
ZHANG
Guangzhi
3
,
NI
Jinren
1
,t
1.
Department ofEnvironmental Engineering, Peking University,
The
Key
Laboratory ofWater and Sediment Sciences, Ministry of
Education
, Beijing 100871;
2.
School ofEnvironment and Energy, Shenzhen Graduate School, Peking University, Shenzhen
Key
Laboratory for
Heavy
Metal Pollution Control
and
Reutilization, Shenzhen
518055;
3.
Zhejiang Institute ofHydraulics and Estuary,
Hangzhou
310020;
t Corresponding author, E-mail: nijinren@iee.pku.edu.cn
Abstract
A
new
hybrid material (Mn-SD300) was prepared by coating manganese oxide onto the adsorption resin
SD300
, which adopted the method
of
in-suit potassium permanganate oxidation and reduction. The adsorption
ability
ofMn-SD300
for
Cd
2
+ and Cu
2
+ was studied. The results
ofTEM
,
XRD
and XPS demonstrated that the form
of
manganese oxide loaded
on
the resin was Mn02. A good adsorption
prope
此
y
of
Cd
2
+ and
Cu
2
+ onto Mn-SD300
was indicated by the batch experiments. The adsorption behavior
of
Cd
2
+ and
Cu
2
+
on
Mn-SD300
was
well
described
by
pseudo-first-order kinetic model and Langmuir isotherm
model
(R
2
>0.99), and the
maximum
adsorption capacity
of
Mn-SD300 towards
Cd
2
+ and
Cu
2
+
, were up to 76.92 mg/g and 142.86 mg/g respectively at
303
K.
Compared to the conventional
cation
巳
xchange
resin D001, Mn-SD300
had
a better adsorption selectivity to
Cd
2
+ and
Cu
2
+
, when
Ca
2
+
,
Mg
2
+ and Na+ coexisted at high concentration.
Key
words
adsorption resin; manganese oxide; cadmium; copper; adsorption
重金属是一类不可降解的、能在环境中永久存
在的有毒污染物。近年来,随着工农业废水的直接
或间接排放,水体重金属污染日益严重。因此,发
展高效低成本的重金属水污染处理技术成为当务之
急。在现有的重金属水处理技术中,吸附法以其较
高的重金属去除能力和较强的经济可行性被广泛
水体污染控制与治理科技重大专项
(2009ZX07212-00
1)
,深圳市科技研发资金基础研究计划(J
C20
1l
05170738A)
和浙江省科技条件建设项
目
(20
1l
FI0008)
资助
收稿日期:
2012-02-26;
修回日期:
2012-05-30;
网络出版日期:
2012-10-25
网络出版地址:
http://www.cnki.ne
t/
kcms/detai1111.2442.N.20121025.1132.009.html
1016
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