不同作物原料热裂解生物质炭对溶液中Cd2+和Pb2+的吸附特性

选择由小麦秸秆、玉米秸秆和花生壳经350~500℃热裂解制成的生物质炭,研究生物黑炭对水溶液中Cd2+和Pb2+的吸附特性,分析了pH值、吸附时间、溶液初始质量浓度、生物质炭粒径和投加量对吸附效果的影响。结果表明:生物质炭对Cd2+和Pb2+的吸附约10 min即达平衡;3种生物质炭对Cd2+和Pb2+的等温吸附均可用Langmuir方程和Freundlich方程拟合,玉米秸秆炭对Cd2+和Pb2+的最大吸附量远大于小麦秸秆炭和花生壳炭;在生物黑炭投加量为150 mg(6 g.L-1)时,3种生物黑炭对溶液Cd2+的去除率均在90%以上,玉米秸秆炭对溶液Pb2+的去除率达90.30%,而小麦秸秆炭和花生壳炭的去除率仅为52%和47%,玉米秸秆炭有望成为处理重金属污染废水的新型吸附材料。     

不同作物原料热裂解生物质炭对溶液中Cd2＋和Pb2＋的吸附特性

选择由小麦秸秆、玉米秸秆和花生壳经350-500℃热裂解制成的生物质炭,研究生物黑炭对水溶液中Cd2＋和Pb2＋的吸附特性,分析了pH值、吸附时间、溶液初始质量浓度、生物质炭粒径和投加量对吸附效果的影响。结果表明：生物质炭对Cd2＋和Pb2＋的吸附约10 min即达平衡;3种生物质炭对Cd2＋和Pb2＋的等温吸附均可用Langmuir方程和Freundlich方程拟合,玉米秸秆炭对Cd2＋和Pb2＋的最大吸附量远大于小麦秸秆炭和花生壳炭;在生物黑炭投加量为150 mg（6 g.L-1）时,3种生物黑炭对溶液Cd2＋的去除率均在90%以上,玉米秸秆炭对溶液Pb2＋的去除率达90.30%,而小麦秸秆炭和花生壳炭的去除率仅为52%和47%,玉米秸秆炭有望成为处理重金属污染废水的新型吸附材料。     

沉水植物生物炭对Cr~(6+)和磷的吸附特性

生物炭作为吸附剂已广泛应用于重金属及磷污染废水处理,成为环境科学领域研究的前沿热点。沉水植物量大源广,可作为生物炭的制备原料,但其对Cr~(6+)和磷的去除研究相对缺乏。选取常见的沉水植物(眼子菜、苦草和金鱼藻),在350、450和600℃温度下热解,研究其在不同初始pH值与平衡时间下对Cr~(6+)和磷的吸附性能。结果表明:酸性条件更有利于沉水植物生物炭对Cr~(6+)和磷的吸附,其中350℃条件下制备的金鱼藻生物炭和眼子菜生物炭对Cr~(6+)和磷的吸附量最大,分别为0.094 2(pH=4)和0.338 1 mmol·g-1(pH=6)。沉水植物生物炭对Cr~(6+)和磷的吸附遵循准二级动力学模型,表明吸附过程由化学吸附占主导地位。沉水植物生物炭富含羧基、羟基等含氧官能团,除450℃条件下制备的苦草生物炭零电荷点(pHzpc)是6以外,其余样品pHzpc均为8。吸附Cr~(6+)和磷后,生物炭表面变得更粗糙,褶皱明显并出现亮斑,Cr~(6+)和磷含量明显增加。沉水植物生物炭因其独特的物理化学结构,可制备多孔炭用于污染物吸附等领域。     

芦苇生物炭对水中铅的吸附特性

将芦苇秸秆在500℃下缺氧热解4 h制备成生物炭.采用批量平衡实验法,考察溶液p H值、生物炭投加量、溶液离子强度以及生物炭灰分对芦苇生物炭吸附水中Pb~(2+)的影响.结果表明:溶液p H值在2.0—5.5范围内,芦苇生物炭对Pb~(2+)的吸附量随着p H值升高而增加;生物炭最佳投加量为1.8 g·L-1,Pb~(2+)的去除率为96.6%;溶液中Na~+、Ca~(2+)的存在会抑制芦苇生物炭对Pb~(2+)的吸附;去除灰分后的生物炭对Pb~(2+)的吸附量降低.不同温度下的吸附等温线更符合Langmiur方程.在283、298、313 K下的最大实际吸附量分别为21.89、24.06、24.95 mg·g~(-1).热力学研究结果为ΔGθ0、ΔHθ0和ΔSθ0,说明该吸附是自发、熵增的吸热过程.吸附动力学线性拟合结果更符合假二级动力学方程.芦苇生物炭吸附前后的红外光谱和XRD衍射谱图分析表明吸附过程存在离子交换和阳离子-π作用.去除灰分的生物炭吸附Pb~(2+)后溶液中Na~+、K~+、Ca~(2+)、Mg~(2+)浓度升高,表明离子交换是主要吸附机制.     

农林废弃物基生物炭对重金属铅和镉的吸附特性

以沙柳、水稻和玉米秸秆3种农林废弃物为原材料,于500℃条件下热解制备生物炭,并通过元素分析、比表面积分析仪、扫描电镜(SEM)和红外光谱(FTIR)等分析方法对所制备的生物炭进行表征。探究了溶液初始pH、干扰离子强度和初始吸附剂投加量等因素对3种生物炭吸附Pb~(2+)和Cd~(2+)作用的影响,讨论了吸附动力学特性及吸附等温特性。结果表明:不同生物质制备出的3种生物炭的碱性和灰分含量由高到低依次为沙柳秸秆生物炭(SWB)、玉米秸秆生物炭(CB)和水稻秸秆生物炭(SB),FTIR检测结果显示3种生物炭表面均含有大量含氧官能团;当溶液pH为3～6时,3种生物炭对Pb~(2+)和Cd~(2+)吸附量随pH值的增加而升高,对Pb~(2+)的吸附效果随着溶液中离子强度的增强而降低,而SWB对Cd~(2+)的吸附效果随离子强度的增加而增加;3种生物炭对Pb~(2+)和Cd~(2+)的吸附过程符合准二级动力学模型,R~2均大于0.99,表明生物炭吸附速率主要由化学吸附机制决定;SWB、SB和CB对Cd~(2+)的吸附过程既符合Langmuir模型,又符合Freundlich模型,而生物炭对Pb~(2+)的吸附过程更适合Langmuir等温模型,表明生物炭对Pb~(2+)的吸附近似单分子层吸附,而对Cd~(2+)的吸附存在多分子层吸附。     

共存钙离子对镧铝改性稻壳生物炭除磷性能的影响

本研究利用稻壳制备高介孔率生物炭,然后用共沉淀法负载金属La、Al,制得镧铝改性稻壳基生物炭吸附剂.通过控制反应时间、磷浓度、共存阴离子、初始pH等条件,研究共存钙离子时对吸附剂除磷性能的影响.结果表明,La、Al在稻壳基生物炭上负载后呈无定型态;吸附剂的除磷过程符合伪二阶动力学模型和Langmuir模型,且Ca~(2+)的加入有利于提高磷的去除率,含Ca~(2+)体系的最终除磷效果是无Ca~(2+)时的2.6倍;含竞争阴离子时,Ca~(2+)的加入会使F~-对磷吸附的抑制作用减弱,使HCO_3~-对磷吸附的抑制作用略微增强;在pH值为2.0—8.0时,Ca~(2+)能提高改性生物炭的吸附容量,而pH8.0时主要是钙离子与磷酸盐的沉淀作用使体系中磷大量被去除.     

2种改性生物炭对水体硝态氮的吸附特性

以2种水生植物香蒲(Typha angustifolia)和芦苇(Phragmites communis)制备的FeCl_3改性生物炭为吸附剂,硝酸钾溶液为吸附质,研究生物炭对水体硝态氮的去除。研究了2种改性生物炭的吸附动力学与吸附等温线特性,结合红外光谱分析(IR)、扫描电镜分析(SEM)和元素分析对2种改性与未改性生物炭进行表征,并探究生物炭投加量、吸附时间、吸附质初始浓度、吸附质pH值等因素对2种改性生物炭吸附硝态氮的影响。结果表明,2种改性生物炭对硝态氮的吸附均符合伪二级吸附动力学方程。FeCl_3改性香蒲生物炭(XP-Fe)和FeCl_3改性芦苇生物炭(LW-Fe)的最大吸附量qm分别为15.55和10.63 mg·g~(-1)。吸附质pH值降低,有利于XP-Fe和LW-Fe对硝态氮的去除。XP-Fe对硝态氮的吸附性能强于LW-Fe。     

人居生活废弃物生物黑炭对水溶液中Cd2+的吸附研究

以人居生活废弃物生物黑炭为材料,探讨生物黑炭对Cd2+的吸附动力学及热力学特性,通过平衡吸附法研究吸附时间、Cd2+初始质量浓度、吸附剂投加量、溶液pH值以及黑炭粒径对Cd2+吸附率的影响.结果表明,吸附时间为2h时基本达到吸附平衡,准二级动力学方程能很好地描述生物黑炭对Cd2+的吸附过程.Langmuir模型能较好地描述生物黑炭对Cd2+的等温吸附过程,根据该模型模拟得到25℃条件下Cd2+最大吸附量为6.22mg·g-1.Cd2+去除率随生物黑炭投加量的增加而增大;生物黑炭对Cd2+吸附量随其粒径减小而增大;溶液初始pH值为4.0～7.5时,pH值变化对Cd2+吸附量的影响不显著.采用人居生活废弃物生物黑炭去除水溶液中Cd2+时,控制溶液Cd2+初始质量浓度30mg·L-1,粒径小于0.25 mm,投加水平8g·L-1,反应温度25℃,反应时间1～2h,Cd2+去除率可达80％.人居生活废弃物生物黑炭可以作为去除污染水体中Cd2+的吸附剂.     

水稻秸秆生物炭对Pb（Ⅱ）的吸附特性

利用红外（FTIR）光谱、Boehm滴定、比表面积及微孔分析等方法对300℃、400℃、500℃、600℃下制备的水稻秸秆生物炭进行表征,分别记录为RC300、RC400、RC500和RC600,同时研究了4种生物炭在不同平衡时间、pH值、浓度下对Pb（Ⅱ）的吸附特征.结果表明,随着热解温度的升高,生物炭表面含氧官能团...     

高锰酸钾改性活性炭的制备、表征及其吸附Pb2＋的特性

为提高活性炭对废水中Pb2＋的去除效率,采用不同浓度的KMnO4溶液对颗粒活性炭进行静置氧化/冷凝回流改性;利用BET测定了改性活性炭比表面积,并采用BET、SEM、FTIR和XRD等方法对其进行了表征;考察了吸附时间、投加量、pH值、温度对吸附Pb2＋的影响。结果表明,Pb2＋浓度为40 mg/L,在3 g/L的投加量下,0.01KMnO4-GAC和0.03KMnO4-GAC对Pb2＋的吸附去除率分别达到了92%和94%,是GAC对Pb2＋吸附去除率的1.84和1.88倍;在吸附剂3 g/L的投加量下,180 min基本达到吸附平衡;3种吸附剂对Pb2＋的吸附,随着pH值的降低而减少;而温度对吸附Pb2＋的影响相对较小。     

玉米芯生物炭吸附水中对硝基苯酚的特性

以玉米芯为原料制备玉米芯生物炭(CCBC),探讨其对水中对硝基苯酚(PNP)的吸附特性,同时运用扫描电镜、傅里叶红外光谱、比表面积仪和元素分析对生物炭的理化性质进行表征,考察了溶液pH值和生物炭投加量对CCBC吸附PNP的影响.结果表明,在溶液pH值在2.0—11.0范围内,随着溶液pH值的升高,CCBC对PNP的吸附量持续减小,最佳溶液pH值应在2.0—7.0范围内.CCBC对PNP的吸附在4 h时达到平衡,Elovich模型可以很好地拟合动力学数据,且颗粒内扩散不是唯一的控速步骤.吸附等温线符合Sips模型(R~20.98),最大吸附量为64.11 mg·g~(-1).热力学结果表明,CCBC对PNP的吸附是一个自发的吸热过程.PNP在CCBC上的吸附机制包括分配作用和表面吸附作用,且以表面吸附作用为主.     

间歇反应器内污泥衍生吸附剂去除水溶液中镉、镍离子

利用城市污水厂的污泥化学活化法热解产生的吸附剂 ,在间歇反应器内对水溶液中Cd2 和Ni2 离子进行吸附性能的研究 .考察了溶液的pH值、接触时间、吸附剂的投加量及吸附质初始浓度对吸附效果的影响 ,结果表明 ,Cd2 ,Ni2 离子吸附达到平衡时的接触时间为 60min,pH值为 5 5— 6 0 ,溶液的初始浓度为 40mg·l- 1 和 30mg·l- 1 ,吸附剂的投加量不少于 1 0g·l- 1 和 2 0g·l- 1 .     

动植物来源生物炭对水体中Cd~(2+)的吸附特性

以动植物来源(鸡粪便和小麦秸秆)的生物质为原料,在350和650℃条件下慢速热解制备生物炭并表征其理化性质,采用批量吸附试验研究不同吸附时间、溶液pH值和Cd~(2+)浓度条件下生物炭对Cd~(2+)的吸附特性。结果表明,随着热解温度升高,生物炭的pH值和灰分含量升高,芳香性和疏水性增强,极性减弱。相同热解温度条件下,动物来源的鸡粪炭pH值和灰分含量比植物来源的小麦秸秆炭高,芳香结构更完备。生物炭对Cd~(2+)的吸附动力学过程均符合准二级动力学模型(R20.99),吸附在12 h时达到平衡,吸附过程均由外部液膜扩散、表面吸附和颗粒内扩散共同控制,且后者是主要限速步骤。随着溶液pH值的升高(2.0~6.0),生物炭对Cd~(2+)的吸附量均逐渐增加。Langmuir模型能很好地描述植物来源的小麦秸秆炭对Cd~(2+)的吸附行为(R2为0.970 3~0.981 5),Freundlich模型更适用于动物来源的鸡粪炭(R2为0.971 7~0.976 9),动物来源的鸡粪炭对Cd~(2+)的吸附效果优于植物来源的小麦秸秆炭。阳离子-π作用和沉淀作用是650℃生物炭吸附Cd~(2+)的主要机制。     

响应面法优化污泥炭催化湿式过氧化氢氧化降解间甲酚模拟废水

以污水处理厂剩余污泥为原料制备硝酸改性活性炭,用于催化湿式过氧化氢氧化(CWPO)处理间甲酚模拟废水,以实现剩余污泥的资源化利用.使用物理吸附、程序升温脱附(TPD)、X射线荧光光谱(XRF)等表征方法对污泥炭的物理化学性质进行测定.而后采用响应面法(RSM)优化污泥炭CWPO降解间甲酚的反应条件,选取反应温度、反应时间、初始pH值、过氧化氢(H_2O_2)投加量及催化剂投加量为影响因子,总有机碳(TOC)去除率为响应值,应用中心组合设计(CCD)建立响应值与各影响因子之间关系的二次多项式数学模型,采用后退回归法进行模型精简,并通过方差分析对模型进行可信程度检验.优化结果表明,在反应温度为60℃,反应时间为120 min,初始pH=3.00,H_2O_2投加量为2.03 g·L~(-1),催化剂投加量为0.78 g·L~(-1)的条件下,可达到最佳效果,此时预测模型的TOC去除率为44.6%,间甲酚转化率为100%.通过模型验证实验得到的TOC去除率为46.6%,仅与理论值相差2.0%,在95%的置信区间内,说明该模型具有可靠性.最后采用GC-MS对污泥炭CWPO降解间甲酚中间产物进行分析.     

Cr(Ⅵ)和Cu(Ⅱ)在胡麻和油菜生物质炭上吸附的交互作用

以胡麻、油菜的秸秆和油渣热解制得的4种生物炭为吸附剂,以批平衡吸附实验研究了Cr(Ⅵ)-Cu(Ⅱ)混合溶液体系中两种金属的吸附作用,考察吸附时间和初始金属浓度对吸附作用的影响,并与单一吸附体系对比,分析了可能的交互作用机制.发现混合体系中生物炭对Cr(Ⅵ)和Cu(Ⅱ)的吸附动力学和热力学规律与单一金属体系下相似,但生物炭对Cr(Ⅵ)的吸附量较单一Cr(Ⅵ)体系略有增加但不显著,而Cu(Ⅱ)的吸附量较单一Cu(Ⅱ)体系明显增大.表明两种金属在4种生物炭上的吸附存在交互作用,为协同吸附作用.交互作用的主要机制是两种金属离子间正负电荷的静电引力作用.     

不同热解条件下制备的秸秆炭对铜离子的吸附动力学

研究了不同热解条件下制备的秸秆生物炭对铜离子的吸附动力学规律.以常见的玉米杆和番茄杆为原料,在限氧升温热解的条件下制备生物炭.研究不同热解温度(300、400、500、600、700℃)和不同热解时间(1、2、4、6、8 h)对秸秆生物炭吸附性能的影响,实验结果表明番茄杆样品T6004和玉米杆样品C6006分别获得对铜离子的最佳吸附效果,其去除率分别为98.40%和98.77%.通过批试验探明秸秆生物炭对Cu~(2+)的吸附动力学特征与机理,秸秆生物炭对Cu~(2+)的吸附动力学数据随时间的变化能很好地用准二级动力学方程进行拟合,说明生物炭对Cu~(2+)的吸附是一个复杂的过程,并不是简单的单层吸附.用颗粒内扩散模型进行拟合分析发现,热解时间和温度对秸秆生物炭的吸附边界层厚度均会产生不同程度的影响.此外,颗粒内扩散并非吸附过程的唯一控速步骤,表面吸附和液膜扩散共同控制吸附反应速率.     

垃圾焚烧模拟烟气中镉的动态吸附实验

在生活垃圾焚烧烟气模拟净化实验中,采用氯化镉作为气态重金属的发生源,模拟改性钙基吸附剂对重金属的动态吸附,并对重金属入口浓度、吸附温度、吸附剂投加量以及烟气组分等因素进行研究,结果表明:(1)反应温度对镉的去除有一定的影响,温度升高,去除率下降;(2)钙基吸附剂对Cd的去除率随着Cd入口浓度的增加而降低;(3)吸附剂投加量增加,去除率随之增加,但当加入量达到100g以上时,去除率不再变化;(4)HCl气体的存在能促进Cd的吸附,SO_2气体的存在则抑制Cd的吸附;(5)随着吸附质CdCl_2初始浓度的增加,钙基吸附剂的吸附量逐渐增加并趋向平衡,且与活性炭相当.     

人居生活废弃物生物黑炭对水溶液中Cd^2＋的吸附研究

以人居生活废弃物生物黑炭为材料,探讨生物黑炭对Cd^2＋的吸附动力学及热力学特性,通过平衡吸附法研究吸附时间、Cd^2＋初始质量浓度、吸附剂投加量、溶液pH值以及黑炭粒径对Cd^2＋吸附率的影响。结果表明,吸附时间为2h时基本达到吸附平衡,准二级动力学方程能很好地描述生物黑炭对Cd^2＋的吸附过程。Langmuir模型能较好地描述生物黑炭对Cd^2＋的等温吸附过程,根据该模型模拟得到25℃条件下Cd^2＋最大吸附量为6．22 mg·g^-1 Cd^2＋去除率随生物黑炭投加量的增加而增大;生物黑炭对Cd^2＋吸附量随其粒径减小而增大;溶液初始pH值为4．0-7．5时,pH值变化对Cd2’吸附量的影响不显著。采用人居生活废弃物生物黑炭去除水溶液中Cd^2＋时,控制溶液Cd^2＋初始质量浓度30mg·L^-1,粒径小于0．25mm,投加水平8g·L^-1,反应温度25℃,反应时间1-2h,Cd^2＋去除率可达80％。人居生活废弃物生物黑炭可以作为去除污染水体中Cd^2＋的吸附剂。     

磁性Fe_3O_4/改性焦炭的制备及其对罗丹明B的吸附性能

以焦炭为原料、KOH为活化剂制备改性焦炭,采用原位氧化沉淀法制备纳米Fe_3O_4负载于改性焦炭表面上,制备出磁性复合材料,利用N2等温吸附(BET)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶交换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、振动样品磁强计(VSM)等对其进行了表征,并研究了其对罗丹明B的吸附性能,系统考察了吸附动力学、吸附等温线、pH、吸附剂投加量对吸附性能的影响.结果表明,改性焦炭微孔结构发达,利于Fe_3O_4分散负载其表面上.Fe_3O_4/改性焦炭具有良好的磁性能和吸附性能,在2 h内对罗丹明B达到吸附平衡,吸附动力学符合准二级吸附动力学方程,等温吸附数据符合Langmuir模型,吸附是自发行为且为吸热反应.吸附剂在较宽的pH范围内有较高的吸附量,罗丹明B去除率可达98.32%.     

三维多孔生物炭吸附剂的制备及其对菲的吸附行为

以生活中常见的丝瓜络为原材料,在氮气保护和不同温度(600、700、800、900℃)的条件下热解制备了三维多孔丝瓜络生物炭(LSBC600、LSBC700、LSBC800、LSBC900)。表征了丝瓜络生物炭的理化性质,通过动力学吸附实验和等温线吸附实验研究了不同热解温度条件下制备的丝瓜络生物炭对菲的吸附动力学特征和吸附等温线特征,探讨了可能的吸附机理,评估三维多孔生物炭对菲的去除能力,为水生态系统保护和饮用水安全提供科学依据。结果表明,热解温度会影响生物炭的表面官能团组成,进而影响其芳香性。丝瓜络生物炭呈现多管束堆叠的三维多孔结构,随着热解温度的升高,挥发性物质减少,丝瓜络生物炭的表面变得粗糙,比表面积增大,芳香结构增加;LSBC900的比表面积达到了467 m²·g^-1。吸附动力学结果说明,丝瓜络生物炭对菲的吸附是复杂和多阶段的,主导吸附速率的是液膜扩散过程,其次是颗粒内扩散过程。在600-900℃范围内,随着热解温度的升高,丝瓜络生物炭对菲的平衡吸附量升高,吸附速率加快。吸附等温线结果说明,热解温度升高可以提高丝瓜络生物炭对菲的吸附容...