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吸附去除水体重金属离子的影响因素研究进展

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西安交通大学学报 2022年第2期56卷 1-16页

作者：冯江涛王桢钰闫炫冶张娟涛徐浩延卫西安交通大学能源动力与工程学院西安710049

为了深入研究吸附法去除重金属离子过程中的影响因素,文中系统地阐述了温度、pH值、吸附剂用量、共存离子、共存有机物等因素对吸附过程的影响,这些影响与吸附剂、目标金属离子的性质,以及吸附过程所涉及的吸附机制有关。阐明水体中重... 详细信息

为了深入研究吸附法去除重金属离子过程中的影响因素,文中系统地阐述了温度、pH值、吸附剂用量、共存离子、共存有机物等因素对吸附过程的影响,这些影响与吸附剂、目标金属离子的性质,以及吸附过程所涉及的吸附机制有关。阐明水体中重金属离子吸附过程中的影响规律以及产生这种影响的机理,不仅有助于吸附机理的确定,还能以此评价吸附剂的实际应用性能。吸附剂的选择是探讨其他影响因素的前提,其物理性质影响到暴露的活性吸附位点数量和吸附质的传质扩散过程,化学性质不仅影响吸附剂的吸附容量和吸附平衡时间,还决定了吸附剂的吸附选择性能;溶液温度的影响与吸附的热力学性质有关;溶液pH值会改变吸附剂活性位点的化学状态和重金属离子在水中的赋存形态;不同的溶液初始浓度提供了不同的驱动力;更多的吸附剂提供更多的吸附位点,但吸附剂过多可能发生团聚现象,反而影响吸附效果;共存离子对吸附过程的影响与背景离子的种类和浓度相关。文中总结了各种因素对水体中重金属离子吸附过程影响的规律以及产生这种影响的机理,以期为水体中重金属离子污染的吸附去除和水体净化提供一定的理论依据。

关键词：吸附重金属离子溶液温度初始浓度吸附剂用量共存离子

电化学阴极制氢耦合阳极废水污染物降解的研究进展

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西安交通大学学报 2023年第12期57卷 41-58页

作者：冯江涛孙娅星林长征朱金薇延卫西安交通大学能源与动力工程学院西安710049 陕西电器研究所西安710025

电解水制氢是一种绿色制氢技术,但其能源效率受到阳极析氧反应(OER)动力学的限制。针对这一问题,系统总结和论述了一种将电化学制氢与治污耦合来降低能耗的系统,该系统的优势是以阳极氧化污染物取代OER反应,在降低电解水制氢能耗的同时... 详细信息

电解水制氢是一种绿色制氢技术,但其能源效率受到阳极析氧反应(OER)动力学的限制。针对这一问题,系统总结和论述了一种将电化学制氢与治污耦合来降低能耗的系统,该系统的优势是以阳极氧化污染物取代OER反应,在降低电解水制氢能耗的同时实现污染物的处理,达到制氢与治污的有机结合。论述了制氢和治污耦合系统中的电解槽设计对耦合反应的关键作用,设计合理的电解槽有利于获得更高的制氢和治污效率;开发性能稳定的电极材料是实现高效制氢与治污耦合的另一关键方面,镍基、钴基、铜基材料及它们的复合材料都被作为电极材料用于电催化制氢和治污耦合系统,以提高系统的稳定性和制氢及有机污染物降解的效率;醇类、酚类、醛类、尿素、肼、胺等有机物及液氨和含硫化合物等都被用于与制氢结合构成制氢和治污的耦合体系,这些物质的加入可以提高系统的电子利用率、防止O 2/H 2混合,不仅可以实现绿色产氢,还能够在制氢的同时降解污染物甚至生成更高附加值的化学品。对有机物去除耦合电解水制氢系统的影响因素、反应机理和存在问题等进行了深入分析,以期为电解水制氢与治污耦合系统的研究和应用提供一定的理论依据,并对耦合系统投入实际应用所存在的机理、经济等方面的困境提出了对应的解决措施与展望。

关键词：水电解制氢阳极氧化污染物降解制氢与治污耦合

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钙镁离子改性TiO_(2)对水中氟离子的吸附行为

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西安交通大学学报 2022年第11期56卷 49-61页

作者：冯江涛张娟涛闫炫冶付娆朱金薇延卫西安交通大学能源与动力工程学院环境工程系西安710049 陕西电器研究所西安710025

为拓展TiO_(2)吸附去除水中氟离子的pH适用范围,通过原位水解掺杂法制备出Ca^(2+)和Mg^(2+)改性的TiO_(2)纳米颗粒材料TiO_(2)-Ca和TiO_(2)-Mg。场发射扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、氮气吸脱附曲... 详细信息

为拓展TiO_(2)吸附去除水中氟离子的pH适用范围,通过原位水解掺杂法制备出Ca^(2+)和Mg^(2+)改性的TiO_(2)纳米颗粒材料TiO_(2)-Ca和TiO_(2)-Mg。场发射扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、氮气吸脱附曲线、Zeta电位分析等表征显示,成功合成了改性的锐钛矿相TiO_(2),并且TiO_(2)-Ca和TiO_(2)-Mg的等电点分别提高到了4.51和5.08。将合成的改性TiO_(2)应用于水体低浓度氟离子的吸附去除,结果表明:TiO_(2)-Ca和TiO_(2)-Mg对水体氟离子的吸附可以在20 min内达到平衡,吸附容量分别达到22.51 mg·g^(-1)和20.87 mg·g^(-1),吸附的适用pH范围分别拓展到了5和6,其沉降性能也有了很大的提高,都较未改性的TiO_(2)有了明显的改善。在常见的共存离子中,只有较高浓度的PO_(4)^(3-)和CO_(3)^(2-)才会明显影响其吸附性能,并且在反复脱附再生吸附20次循环后,TiO_(2)-Ca和TiO_(2)-Mg对水体中F-的吸附性能没有明显的降低。这说明,Ca^(2+)和Mg^(2+)改性对TiO_(2)的物化性能和氟离子吸附性能都有明显的改善。此外,该吸附行为是自发的吸热过程,TiO_(2)-Ca和TiO_(2)-Mg对F-的去除主要涉及离子交换作用。该研究工作将为TiO_(2)这种绿色材料应用于水体低浓度氟离子的去除提供理论与技术支持。

关键词： TiO_(2) 改性氟离子吸附离子交换