磁性生物炭负载Mg-Fe水滑石的制备及其吸附水中Cd（Ⅱ）和Ni（Ⅱ）的性能

合成了一种高吸附容量的磁性生物炭负载Mg-Fe水滑石复合材料（L-BC）,并用于去除水中的Cd²⁺和Ni²⁺。表征结果表明,采用浸渍联合热解法成功制备了磁性生物炭（M-BC）,水热合成法成功地将Mg-Fe水滑石负载在M-BC上。动力学研究结果表明,Cd²⁺和Ni²⁺吸附符合伪二级动力学模型,化学吸附为速率控制步骤。等温吸附研究结果表明,L-BC对Cd²⁺和Ni²⁺的吸附符合Langmuir模型,为单分子层化学吸附,最大吸附量分别为263.156 mg/g和43.291 mg/g。吸附机理主要为Mg-Fe水滑石层间CO₃^2-和表面羟基与Cd²⁺和Ni²⁺产生表面共沉淀。L-BC具有良好的吸附和重复利用性能,是一种很有前景的去除Cd²⁺和Ni²⁺的吸附材料。     

改性生物炭对Ni~(2+)和Cu~(2+)的吸附

以废弃松木屑为原料制备了生物炭,采用六亚甲基四胺(HMTA)和/或CO2对其进行改性,并将其用于水中Ni2+和Cu2+的吸附。表征结果显示,以HMTA和CO2共同改性的生物炭BC1的表面积最小但表面含氧官能团含量最高。实验结果表明:生物炭经改性后,其吸附性能明显提高,且以BC1为最优;在不调节溶液p H、初始重金属离子质量浓度为50 mg/L、吸附剂加入量分别为2.0 g/L和1.0 g/L、吸附时间分别为360 min和240 min的优化条件下,BC1对Ni2+和Cu2+的去除率分别达到99.81%和95.88%;改性生物炭对Ni2+和Cu2+的吸附过程可以用Langmuir等温吸附模型来描述,而其吸附动力学具有拟二级动力学方程特征。     

固定化海带生物吸附剂的制备及其吸附Ni~(2+)的动力学特性

以海藻酸钠、明胶和海带粉为原料制备了固定化海带生物吸附剂。固定化海带生物吸附剂对Ni2+的吸附过程可分为3个阶段:快速吸附阶段、缓慢吸附阶段和吸附平衡阶段。动力学过程可用Lagergren准二级反应动力学方程描述,限速步骤为化学吸附。随Ni2+初始质量浓度的增加,固定化海带生物吸附剂的Ni2+吸附量逐渐增大,Ni2+去除率逐渐降低。吸附过程符合Langmuir和Freundlich吸附等温方程,说明该吸附体系既有物理吸附又有化学吸附,从吸附状态看属于多层吸附,由Langmuir吸附等温方程得出固定化海带生物吸附剂对Ni2+的最大吸附量为39.43mg/g,说明固定化海带生物吸附剂对Ni2+有较好的吸附性能。     

玉米秸秆生物炭对苯胺的吸附

以玉米秸秆为原料制备生物炭吸附剂,研究了生物炭对水中苯胺的吸附性能。表征结果显示:制备的生物炭的比表面积为449.7 m2/g,体积平均粒径为103μm,主要以小粒径存在;制备的生物炭表面以碱性含氧官能团为主,含量为1.31 mmol/g。实验结果表明:在溶液p H 3、生物炭加入量10 g/L、吸附温度313 K、吸附时间3.0h的最佳反应条件下处理初始苯胺质量浓度为400 mg/L的苯胺溶液,苯胺去除率为94.0%,吸附量为37 mg/g;生物炭对苯胺的吸附过程符合拟二级动力学方程,吸附等温线满足Freundlich等温吸附方程;生物炭对苯胺的吸附是自发、吸热的过程;吸附过程中存在着水分子从生物炭表面的解吸。     

高炉渣对Cd~(2+)的吸附性能

采用包头钢铁集团炼铁厂的高炉渣为吸附剂(粒径0.154 nm)对Cd2+进行吸附,运用SEM技术对吸附剂进行了表征,研究了初始Cd2+质量浓度、吸附剂加入量、吸附时间、吸附温度和废水pH对Cd2+去除率的影响,并探讨了吸附机理。表征结果显示:高炉渣吸附剂具有疏松多孔的特点,表面十分粗糙,比表面积较大。实验结果表明:当吸附温度为室温(28℃)、废水pH为7、初始Cd2+质量浓度为10 mg/L、吸附剂加入量为8 g/L、吸附时间为60 min时,Cd2+去除率达到98.55%;高炉渣对Cd2+的吸附符合拟二级动力学方程和Langmuir等温吸附模型,且吸附反应易发生。     

生物炭负载纳米铁镍双金属去除水中1,1,1-三氯乙烷

以小麦秸秆为原料制备生物炭,再通过液相还原法制备了生物炭负载纳米铁镍双金属材料(Ni/Fe/BC),运用FTIR,SEM,XRD技术进行了表征,并将该材料用于水中1,1,1-三氯乙烷(TCA)的去除。表征结果显示,生物炭具有良好的空隙结构和较大的比表面积,能有效负载纳米铁镍双金属,防止纳米铁镍双金属颗粒的团聚。实验结果表明:Ni/Fe/BC的最佳制备条件为生物炭、Fe、Ni的质量比1∶1∶0.01;在TCA质量浓度200 mg/L、Fe加入量1 g/L的条件下,反应60 min时,Ni/Fe/BC对TCA的去除率达99.2%,与未经生物炭负载时的39.1%相比显著提高;生物炭通过吸附TCA使TCA与双金属的接触增多,而铁腐蚀产生的氢被吸附在镍金属表面形成活性氢自由基,促进了TCA的去除。     

丙烯酸柱撑类水滑石的制备及其对Cu2+的吸附性能

以Zn-Al-NO3--类水滑石为前体,采用返混沉淀法制备了丙烯酸柱撑类水滑石,将其用于吸附废水中的Cu2+.实验结果表明:当初始Cu2+质量浓度为80 mg/L、丙烯酸柱撑类水滑石加入量为40 g/L、废水pH为6、吸附时间为2.0 h时,丙烯酸柱撑类水滑石对Cu2+有较好的吸附效果,在此条件下废水中Cu2+的吸附率高达95.31％;丙烯酸柱撑类水滑石对Cu2+的吸附符合Freundlich等温吸附模型.     

固定化海带生物吸附剂的制备及其吸附Ni2+的动力学特性

以海藻酸钠、明胶和海带粉为原料制备了固定化海带生物吸附剂。固定化海带生物吸附剂对Ni2＋的吸附过程可分为3个阶段：快速吸附阶段、缓慢吸附阶段和吸附平衡阶段。动力学过程可用Lagergren准二级反应动力学方程描述，限速步骤为化学吸附。随Ni2＋初始质量浓度的增加，固定化海带生物吸附剂的Ni2＋吸附量逐渐增大，Ni2＋去除率逐渐降低。吸附过程符合Langmuir和Freundlich吸附等温方程，说明该吸附体系既有物理吸附又有化学吸附，从吸附状态看属于多层吸附，由Langmuir吸附等温方程得出固定化海带生物吸附剂对Ni2＋的最大吸附量为39．43mg／g，说明固定化海带生物吸附剂对Ni2＋有较好的吸附性能。     

改性生物炭对Sb（Ⅲ）的吸附行为及机理

采用氯化铝和高锰酸钾对生物炭进行改性,研究生物炭表面Sb（Ⅲ）的吸附规律及吸附机理。实验结果表明,在固液比为2.5 g/L、pH为4、吸附温度为25 ℃、吸附时间为240 min、溶液初始质量浓度为10.0 mg/L时,BC、Al-BC和KMnO₄-BC对Sb（Ⅲ）的平衡吸附量分别为1.13,2.12,2.98 mg/g。KMnO₄-BC和Al-BC的吸附机理不同,KMnO₄-BC等温吸附曲线符合Langmuir等温模型,吸附动力学过程遵循拟二级动力学方程;Freundlich模型和拟一级动力学方程更适合描述Al-BC对Sb（Ⅲ）的吸附。3种生物炭的吸附过程都以物理吸附为主,同时有化学吸附的参与。BET比表面积与FTIR分析结果表明,Al-BC吸附量大主要得益于比表面积及孔体积的增大。     

污泥基生物炭的制备及其对Hg~(2+)的吸附

在添加乙酸钾的条件下将污泥低温热解制备出污泥基生物炭,并将其用于溶液中Hg~(2+)的吸附,考察了Hg~(2+)吸附效果的影响因素,并对吸附机理进行了分析。表征结果显示:热解对污泥有一定的造孔作用,而乙酸钾对孔隙结构的形成影响更大。实验结果表明:在吸附温度为25℃、溶液p H为6、初始Hg~(2+)质量浓度为15 mg/L、污泥基生物炭投加量为6 g/L的条件下,吸附24 h时的Hg~(2+)去除率达97.08%;污泥基生物炭对Hg~(2+)的吸附过程符合Langmuir等温吸附模型,吸附行为符合Lagergren准二级动力学方程。     

生物炭对铅离子的吸附性能

以废弃松木屑为原料,采用控制热分解法制备了生物炭。运用BET和FTIR等技术对生物炭进行了表征,考察了生物炭对铅离子的吸附效果,并探讨了吸附机理。表征结果显示,700℃氨气处理的生物炭,其比表面积和总孔体积显著增大。实验结果表明:生物炭对铅离子的吸附效果优于普通活性炭,且以700℃氨气处理的生物炭为最佳;随溶液pH的升高生物炭对铅离子的去除率增大,当pH为4~6时去除效果较好;在溶液pH为6、初始铅离子质量浓度为50 mg/L、吸附剂加入量为1 g/L、吸附时间为6 h的条件下,700℃氨气处理的生物炭对铅离子的去除率达99%以上;700℃氨气处理的生物炭的Langmuir吸附常数和Freundlich吸附常数远大于普通活性炭和其他工艺的生物炭;铅离子在生物炭上的吸附过程符合拟二级动力学方程。     

掺杂型生物炭的制备及其吸附亚甲基蓝特性研究

采用颗粒活性炭掺杂生物质材料并在微波作用下制备了小麦秸秆（WH）微波生物炭和玉米秸秆（CB）微波生物炭,并用比表面积孔径分析仪、扫描电子显微镜和傅里叶变换红外光谱仪对其进行了表征,考察了微波生物炭对水中亚甲基蓝的吸附特性。实验结果表明：所制备的微波生物炭具有较大的比表面积和丰富的表面官能团,微波功率500 W制备的微波生物炭（WH500和CB500）比表面积最大（312.62~325.23 m²/g）;WH500和CB500对亚甲基蓝的吸附容量分别为111.77 mg/g和72.80 mg/g;Elovich吸附动力学和Langmuir等温线模型能更好地描述微波生物炭对亚甲基蓝的吸附行为,颗粒内扩散为主要控制步骤;在较高pH、离子浓度下,微波生物炭能更好地吸附亚甲基蓝。     

薏米壳生物炭的制备及其对Cr(Ⅵ)的吸附性能

采用限氧控温热分解法在不同温度下制备了薏米壳生物炭。研究了薏米壳生物炭对低浓度Cr(Ⅵ)的吸附性能及吸附机理。随碳化温度升高,薏米壳管状通道微孔结构逐渐显现,薏米壳生物炭表面芳香化程度增强。薏米壳生物炭对Cr(Ⅵ)的吸附行为采用Langmuir等温吸附模型吻合度更高,吸附属于单分子层化学吸附,吸附过程是自发的、熵增吸热反应,吸附过程遵循准二级吸附动力学模型,膜扩散和颗粒内扩散共同控制吸附过程。     

碱渣对Cd~(2+)的吸附特性研究

研究了碱渣对溶液中Cd2+的吸附特征。实验结果表明,碱渣对Cd2+的吸附量随温度升高而降低,随Cd2+初始质量浓度增加而增大,随体系pH升高而增大。当体系pH<7.52时,表面吸附起主导作用,吸附作用力主要为偶极间力和氢键力,碱渣对Cd2+的吸附热力学可用Freundlich等温吸附方程较好地描述;而当吸附体系pH>8.00时,吸附作用力主要为化学键力,吸附过程可用Langmuir等温吸附方程较好地描述。当体系pH=7.00时,碱渣对Cd2+的吸附动力学用二级动力学方程拟合效果最佳;当体系pH为8.00和9.01时,用Langmuir动力学方程拟合的效果最佳。     

煤气化细渣制备碳硅复合材料吸附去除水中Pb2+

以煤气化细渣为原料制备了高比表面积碳硅复合材料,并利用过硫酸铵对其进行表面改性,用于吸附100.0 mg/L PbCl₂溶液中Pb²⁺。表征结果显示：碳硅复合材料的比表面积为1 347 m²/g,改性后降为474 m²/g;改性后材料表面的羟基、羰基和羧基等含氧基团的含量显著增加。实验结果表明：溶液pH为5时,改性碳硅复合材料对Pb²⁺的平衡吸附量为124 mg/g,Pb²⁺去除率可达98.2%;吸附过程符合准二级动力学模型,以化学吸附为主,伴有物理吸附;吸附过程分为外扩散和内扩散两个阶段,受内扩散控制。     

MgO/SiO_2纳米复合材料同步吸附亚甲基蓝和Cu~(2+)

采用化学沉积法合成了MgO/SiO_2纳米复合材料,通过扫描电子显微镜和X射线能谱分析(SEM-EDX)、X射线衍射(XRD)、Zeta电位仪、FTIR等方法对其进行了表征。研究了MgO/SiO_2对亚甲基蓝(MB)和Cu~(2+)的吸附行为及同步吸附效果。表征结果表明:MgO/SiO_2为褶皱、凸起的球形形貌;MgO成功负载在SiO_2表面。实验结果表明:MgO/SiO_2对MB和Cu~(2+)的吸附符合准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型,MB和Cu~(2+)的饱和吸附量分别为83.72 mg/g和208.70 mg/g;MB和Cu~(2+)的同步吸附在MgO/SiO_2表面存在竞争关系;在溶液体积为30m L、MgO/SiO_2加入量为10 mg、MB质量浓度为10 mg/L或Cu~(2+)质量浓度为100 mg/L、吸附温度为25℃、吸附时间为24 h、初始溶液pH为4.00、解吸时间为4 h的条件下,MgO/SiO_2第1次吸附MB和Cu~(2+)的去除率分别为92.8%和90.1%,第5次吸附的去除率分别为59.6%和57.4%。     

粉煤灰基吸附剂对模拟废水中Cd2+的吸附性能

以粉煤灰为原料、Na2CO3为助熔剂,采用盐熔融—水浴结晶法制备粉煤灰基吸附剂。探讨了吸附剂的最佳制备条件及其对模拟废水中Cd2+的最佳吸附条件、吸附动力学和吸附机理。实验结果表明:制备吸附剂的最佳工艺条件为m(粉煤灰)∶m(Na2CO3)为1∶2,焙烧温度为450℃;采用最佳制备工艺条件下制备的吸附剂(记作2-450℃-FA吸附剂),在初始Cd2+质量浓度为300 mg/L、初始溶液pH为7.7、振荡时间为120 min的条件下,对模拟废水中Cd2+的去除率为98.0%。2-450℃-FA吸附剂对Cd2+的吸附主要受颗粒内扩散控制,吸附过程可用准二级吸附动力学方程很好地描述。Ea为77.22 kJ/mol,吸附过程主要为化学吸附。     

海藻酸钠-聚乙烯醇-聚乙二醇复合膜的制备及其对Cu~(2+)的吸附

采用聚乙烯醇(PVA)、聚乙二醇(PEG)对海藻酸钠(SA)进行改性,制备了一种新型高效SA-PVA-PEG复合膜。研究了该复合膜对Cu2+的吸附效果。用IR和SEM等手段对复合膜进行了表征。表征结果显示,复合膜内部存在孔状结构,有利于吸附Cu2+。实验结果表明:在初始Cu2+质量浓度50 mg/L、复合膜加入量1 g/L、废水pH=5、吸附温度30℃、吸附时间60 min的最佳条件下,吸附率最高可达90.1%,吸附量达25.3 mg/g;复合膜吸附Cu2+的动力学过程可用二级动力学方程和Elovice方程进行拟合,吸附过程符合Langmuir单层吸附理论。采用浓度为1 mol/L的HCl溶液对吸附后的复合膜进行解吸,当解吸时间为2 min时,解吸率可达80.0%。     

高比表面积介孔α-FeOOH的制备及其Sb(Ⅴ)吸附性能

采用水热合成的方法制备了高比表面积介孔α-FeOOH吸附剂,并探究其对水中Sb(Ⅴ)的去除效果。采用XRD、SEM、ATR-FTIR等方法对吸附剂进行了表征。考察了吸附剂投加量、溶液pH对Sb(Ⅴ)去除效果的影响,以及Sb(Ⅴ)吸附过程的动力学和热力学特性。表征结果显示:介孔α-FeOOH具有棒状结构,长度大约为50～100 nm,最可几孔径为20 nm,比表面积为137.6 m2/g。实验结果表明,当初始Sb(Ⅴ)质量浓度为10 mg/L、pH为7、介孔α-FeOOH投加量为0.25 g/L、吸附时间为2 h、吸附温度为25℃时,Sb(Ⅴ)去除率可达100%;pH为4～7时,Sb(Ⅴ)去除率受pH的影响较弱;Sb(Ⅴ)吸附过程符合拟二级动力学模型及Langmuir吸附模型。     

凹凸棒土/苯胺-邻氨基酚复合吸附剂的制备及其对Cr(Ⅵ)的吸附性能

采用原位聚合法制备了凹凸棒土/苯胺-邻氨基酚（ATP/PANOAP）复合吸附剂,对其进行了SEM和FTIR表征,并通过吸附实验考察了ATP/PANOAP对水中Cr（Ⅵ）的吸附性能。实验结果表明,ATP/PANOAP对水中Cr（Ⅵ）具有良好的去除效果,在Cr（Ⅵ）初始质量浓度为50 mg/L、溶液pH为6、吸附剂加入量为0.375 g/L、温度为298 K的条件下,Cr（Ⅵ）去除率达93.39%。ATP/PANOAP对Cr（Ⅵ）的吸附动力学过程符合准二级动力学模型,吸附热力学过程符合Langmuir单层吸附模型,该吸附过程以化学吸附为主,且为自发进行的吸热反应。