废物处理与综合利用 一般性问题

X701200701761活性炭吸附二苯并呋喃的动力学/李湘(肇庆学院轻工化学系)…∥环境科学学报/中科院生态环境研究中心.-2006,26(10).-1695~1700环图X-9采用Norit RB1和Monolith两种活性炭吸附气相中低浓度的二苯并呋喃,测定了二苯并呋喃在2种活性炭上的吸附等温线和吸附动力学曲线     

Fe3+、Ce3+掺杂TiO2光催化降解气相二苯并呋喃

以气相二苯并呋喃为研究对象,考察了在TiO2、Ce3+/TiO2和Fe3+/TiO2 3种不同光催化剂作用下,反应物初始浓度、湿度、气体循环速率和光强等因素对间歇式光催化反应速率的影响,并建立了估算和测定二苯并呋喃光催化反应常数和Langmuir吸附常数的数学模型和方法.结果表明,Fe3+和Ce3+掺杂修饰TiO2光催化剂后,提高了对二苯并呋喃的光催化降解活性,其中Fe3+/TiO2光催化活性最高;随着二苯并呋喃初始浓度的增大,其光催化降解速率也随之增大;适量的水蒸气存在可以促进二苯并呋喃的降解,但当水蒸气过量后,反而阻碍二苯并呋喃光催化降解;随着气体循环速率加快和光强的增大,二苯并呋喃光催化降解初始速率也随之增大;TiO2、Ce3+/TiO2和Fe3+/TiO2光催化降解二苯并呋喃反应速率常数k分别为34.54×10-5、36.23×10-5和37.95×10-4mg.(min.m2)-1.     

载铁活性炭对水中草甘膦吸附性能研究

通过浸渍-焙烧法制备载铁活性炭,并用SEM电镜分析了载铁活性炭表面形态,研究了载铁活性炭(Fe-AC)对草甘膦溶液的吸附等温线和吸附动力学,并分析了各种影响因素对载铁活性炭吸附性能的影响.实验表明,Freundlich方程可以对Fe-AC草甘膦吸附等温线进行很好拟合,最大吸附量约为5.8mmol/g;其吸附动力学过程用Lagergren方程拟合,吸附速率常数在0.088min-1左右,且随着温度的升高逐渐减小.根据Kannan & Sundaram颗粒内扩散模型拟合,颗粒内扩散速率常数kp大于10mg·min-1/2/g,并随着起始温度的升高而减小.由于草甘膦的存在形态和Fe-AC材料表面性质的变化,AC-Fe对草甘膦的吸附能力随水溶液的pH升高而降低.NaCl的存在产生拮抗效应使得Fe-AC对草甘膦的吸附容量大大下降,随着NaCl浓度增加至4g/L后,盐析效应开始占主导地位,使得Fe-AC的吸附容量略有增加;由于草甘膦分子的空间位阻效应和亚磷酸根与载铁活性炭表面形成较强的络合物,使得随亚磷酸根浓度的升高Fe-AC对草甘膦的吸附量持续下降.     

磁性纳米活性炭的制备及其吸附性能研究

用滚压振动磨机对活性炭细化后,采用共沉淀法制得磁性纳米活性炭。对磁性纳米活性炭进行表征,研究吸附时间、吸附质初始浓度和p H值对其吸附亚甲基蓝和苯酚的影响,拟合吸附动力学模型和等温吸附模型,并对其再生进行了初步研究。结果表明:吸附时间对苯酚吸附率影响较大;对亚甲基蓝的吸附率影响较大的初始浓度100mg/L,对苯酚的吸附率影响较大的初始浓度10mg/L;对亚甲基蓝的吸附率随p H值升高而增大,pH值在6. 0时对苯酚的吸附率达到峰值(76. 1%);对亚甲基蓝和苯酚的吸附过程符合伪二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型;亚甲基蓝在磁性纳米活性炭上的吸附速率主要受颗粒内扩散过程的控制,苯酚在磁性纳米活性炭上的吸附速率主要受表面吸附和液膜扩散的控制;磁性纳米活性炭的磁学性能较好,可通过磁分离方法与其他再生方式配合的方法进行再生。磁性纳米活性炭是一种经济、高效的新型活性炭,在废水处理方面具有较大的应用前景。     

炭化温度对废旧布袋制备活性炭性能的影响及其表征

以水泥厂废旧除尘布袋为原料,KOH为活化剂制备了活性炭.利用热重分析法(TG-DTG)对废旧布袋热解过程进行分析;重点考察了不同炭化温度(400、450、500、550和600℃)对废旧布袋制备活性炭的产率及活性炭的碘吸附值和亚甲基蓝吸附值的影响;同时采用N2吸附等温线对最佳工艺条件制备的活性炭孔隙结构进行了表征.研究结果表明,500℃为最佳炭化温度.最佳炭化温度下制备的活性炭,碘吸附值、亚甲基蓝吸附值和产率分别为1350.72 mg·g-1、97.5 mg·g-1和20.16%.活性炭比表面积高达1228.51 m2·g-1,总孔容达0.7134 cm3·g-1,孔径分布以微孔居多,N2吸附等温线为I型.     

类脂复合吸附剂去除水中微量七氯和环氧七氯的研究

研制了一种新型类脂-活性炭复合吸附剂,研究了其对水中痕量持久性有机污染物--七氯和环氧七氯的吸附行为.实验结果表明,该新型复合吸附剂对七氯和环氧七氯有较强的吸附性能,反应48 h后,对初始浓度为20μg·L-1的七氯和环氧七氯的去除率分别为98.79%和98.08%;吸附等温线符合弗兰德里希模型;吸附动力学符合准二阶动力学模型.该复合吸附剂对亲脂性较强的七氯具有较快的初始吸附速率、较大的平衡吸附量和较高的去除率.相同实验条件下,类脂-活性炭复合吸附剂对七氯和环氧七氯的吸附速率和去除效果均优于传统吸附材料活性炭.     

活性炭/高分子复合水凝胶对水中亚甲基蓝和Cu(Ⅱ)的去除性能

采用活性炭/海藻酸钠-聚乙烯醇复合水凝胶(CAP)为吸附剂,以水溶液中的亚甲基蓝(MB)和Cu~(2+)为目标污染物,考察了固液比、p H、温度、反应时间、MB和Cu~(2+)的初始浓度等因素对吸附过程的影响.通过SEM、FTIR、BET等手段对CAP物化性质进行了表征.结果表明,CAP内部呈现互穿的三维网络多孔结构,成功复合了活性炭,具有丰富的—COOH和—OH官能团,比表面积可达112.7 m~2·g~(-1).CAP对MB和Cu~(2+)的吸附量随着固液比、温度的增大而降低,随着溶液初始p H的升高而增大;吸附属于Langmuir单层吸附,对MB和Cu~(2+)的最大吸附量分别为1 940.75 mg·g~(-1)和190.48 mg·g~(-1);反应时间在5 h内吸附量可达最大吸附量的90%,吸附动力学过程符合准二级动力学方程;活性炭/高分子复合水凝胶经过5次吸附-脱附循环再生后,仍能保持优异的吸附性能.     

纳米零价铁对水中芴的去除研究

研究了实验室自制的纳米零价铁在不同投加量、初始浓度、pH及温度条件下,对芴溶液的吸附效果、吸附等温线及吸附动力学.结果表明,随着纳米铁投加量的增加,芴的去除率升高;增加芴的初始浓度,去除率则相应下降,同时平衡吸附量增加.另一方面,纳米铁对芴的吸附能力随pH的升高而下降;温度为15~35℃时,芴的平衡吸附量随温度的升高而增加,但变化不大.纳米铁对芴的吸附等温线符合Langmuir和Freundlich方程;纳米铁对芴的吸附过程很好地符合准二级速率方程,吸附速率随芴初始浓度的增大而减小,平衡吸附量随芴初始浓度的增大而增大.除上述结果以外,本文还对此反应体系的吸附机理进行了初步探讨.     

活性炭湿式氧化再生效率评价方法

以苯酚为吸附质 ,重点研究活性炭在湿式氧化再生前后的碘值、焦糖值、穿透曲线、吸附等温线及标准吸附等温线法等几种再生效率评价方法的差异及其适用性 .通过对实验结果分析与比较 ,认为碘值、焦糖值和穿透曲线法不适宜评价活性炭WAO再生效率 ;而吸附等温线试验法虽能客观反映WAO中活性炭的再生效率 ,但其实验工作量太大不便使用 .研究结果还表明 :标准再吸附实验法是一种适合于活性炭湿式氧化再生的相对简便、灵敏、准确的再生效率的评价方法 .在WAO的主要参数即压力、温度和时间分别控制在 0.6MPa、250℃和 1h时 ,活性炭再生效率达到55% .     

活性炭/铁氧化物磁性复合吸附材料的制备及去除水中酸性橙Ⅱ的研究

为获得同时具有优良的吸附特性和磁分离性的吸附材料,把活性炭和铁氧化物进行复合,得到活性炭/铁氧化物磁性复合吸附材料.吸附饱和后,用简单的磁分离工序即可把该吸附材料从溶液中快速分离出来.用共沉淀法制备了活性炭与铁氧化物质量比分别为3∶2和3∶1的磁性复合吸附材料,并用磁强计、BET比表面测定仪、XRD和扫描电镜对其进行了表征.考察了制备温度对复合吸附材料磁性的影响,研究了磁性复合材料吸附去除水中偶氮染料酸性橙Ⅱ的动力学、等温线及pH的影响.结果表明,不同温度条件下制备的复合吸附材料均有良好的磁性能,铁氧化物的存在对其比表面或者孔结构影响不大;活性炭铁氧化物磁性复合吸附材料对偶氮染料酸性橙Ⅱ的吸附动力学和吸附等温线也表明铁氧化的存在对活性炭的高吸附能力没有影响.     

净水污泥与粉末活性炭复合制备吸附剂去除氨氮研究

将净水污泥与粉末活性炭复合制备吸附剂,用于去除水中的氨氮。研究了净水污泥与粉末活性炭的最佳复合比例及煅烧温度,并采用EDX、SEM、XRD、FTIR、BET对吸附剂进行表征。考察了吸附时间、溶液初始pH、吸附剂投加量、氨氮初始浓度对氨氮吸附效果的影响。结果表明:复合吸附剂的吸附性能优于原泥,当吸附时间为5 h,pH为9时氨氮去除效果最佳。对实验结果进行吸附等温线及吸附动力学模型拟合,发现复合吸附剂对氨氮的吸附过程符合Langmuir等温吸附模型及二级动力学方程。     

Adsorption of dyes onto activated carbon prepared from olive stones

Activated carbon was produced from olive stones（OSAC） by a physical process in two steps. The adsorption character of this activated carbon was tested on three colour dyes molecules in aqueous solution： Methylene blue（MB）, Rhodamine B（RB） and Congo Red（CR）. The adsorption equilibrium was studied through isotherms construction at 30℃, which were well described by Langmuir model. The adsorption capacity on the OSAC was estimated to be 303 mg/g, 217 mg/g and 167 mg/g respectively for MB, RB and CR. This activated carbon has a similar adsorption properties to that of commercial ones and show the same adsorption performances. The adsorption kinetics of the MB molecule in aqueous solution at different initial concentrations by OSAC was also studied. Kinetic experiments were well fitted by a simple intra-particle diffusion model. The measured kinetics constant was influenced by the initial concentration and we found the following correlation： Kid = 1.55 C0^0.51.     

碳基吸附剂对典型有机防晒剂二苯甲酮-3的吸附性能及热力学研究

针对环境水体中药物及个人护理用品(PPCPs)的污染问题,选择在环境水体中存在的有机紫外防晒剂二苯甲酮-3(BP-3)作为典型污染物,以颗粒活性炭(GAC)、粉末活性炭(PAC)和碳纳米管(CNT)作为吸附剂,考察吸附剂对BP-3的吸附性能、吸附特性和吸附热力学.结果表明:吸附性碳材料对BP-3具有良好的吸附性能,3种碳材料的最大吸附容量排列为:PACGACCNT,其中,PAC的单层最大吸附容量为450.36mg·g-1.Freundlich、Redlich-Peterson和Temkin吸附等温线方程能够较好地拟合吸附数据,Langmuir吸附等温线方程对PAC的吸附拟合效果较好,而对粒径较大的吸附剂(GAC、CNT)的拟合效果不理想.PAC、GAC的吸附过程可以采用一级动力学或者二级动力学模型拟合,而CNT适合采用一级动力学模型来描述.吸附热力学分析表明,PAC、GAC和CNT对BP-3的吸附过程都是自发进行的,其中,PAC和GAC的吸附过程是吸热的,升高温度有利于吸附反应的进行;而CNT的吸附过程是放热的.     

改性玉米秸秆对水中磷酸根的吸附动力学研究

将化学改性后的玉米秸秆制备阴离子交换剂,重点研究了改性玉米秸秆对磷酸根的吸附动力学特性.通过静态实验,考察了在不同pH、温度、磷酸根初始浓度条件下,改性玉米秸秆对磷酸根吸附效果的影响,并分别用伪一级动力学方程、伪二级动力学方程、修正伪一级动力学方程和颗粒内扩散方程进行拟合,计算出相应的速率常数.结果表明,Langmuir等温模式能更好地描述改性玉米秸秆对磷酸根的吸附效果,并且随着温度的升高,改性玉米秸秆对磷酸根的最大吸附量逐渐减小.改性玉米秸秆对磷酸根的吸附是一个快速吸附过程,30 min内即可达到吸附平衡,该吸附过程符合伪二级动力学方程和颗粒内扩散方程,吸附速率主要受颗粒内扩散控制.随着初始浓度的增大,伪二级吸附速率常数逐渐减小,颗粒内扩散速率常数逐渐增大.通过改性玉米秸秆对磷酸根的吸附动力学研究,可以为反应器的设计和污水处理装置的运行提供基础信息,对于去除水溶液中磷酸根的技术应用具有重要实际意义.     

Behaviors and kinetics of toluene adsorption‐desorption on activated carbons with varying pore structure

This work was undertaken to investigate the behaviors and kinetics of toluene adsorption and desorption on activated carbons with varying pore structure. Five kinds of activated carbon from different raw materials were selected. Adsorption isotherms and breakthrough curves for toluene were measured. Langmuir and Freundlich equations were fitted to the equilibrium data, and the Freundlich equation was more suitable for simulating toluene adsorption. The process consisted of monolayer, multilayer and partial active site adsorption types. The effect of the pore structure of the activated carbons on toluene adsorption capacity was investigated. The quasi-first-order model was more suitable for describing the process than the quasi-second-order model. The adsorption data was also modeled by the internal particle diffusion model and it was found that the adsorption process could be divided into three stages. In the external surface adsorption process, the rate depended on the specific surface area. During the particle diffusion stage, pore structure and volume were the main factors affecting adsorption rate. In the final equilibrium stage, the rate was determined by the ratio of meso-and macro-pores to total pore volume. The rate over the whole adsorption process was dominated by the toluene concentration. The desorption behavior of toluene on activated carbons was investigated,and the process was divided into heat and mass transfer parts corresponding to emission and diffusion mechanisms, respectively. Physical adsorption played the main role during the adsorption process.     

改性颗粒活性炭对水中溴酸根的吸附特性研究

采用阳离子表面活性剂氯化十六烷基吡啶(CPC)改性颗粒活性炭以提高活性炭对溴酸根的吸附能力.通过小试研究了改性颗粒活性炭(GAC-CPC)对溴酸根的吸附特性,考察了BrO-3初始浓度、pH、共存阴离子等因素对吸附过程的影响.结果表明,CPC改性能显著提高GAC对BrO-3的吸附能力,吸附量随着初始浓度升高而增大;在碱性条件下GAC-CPC对BrO-3的吸附量减小;共存阴离子与BrO-3在GAC-CPC上存在竞争吸附,其影响顺序为:NO-3SO2-4PO3-4CO2-3.用准一级、准二级和颗粒内扩散动力学模型拟合GAC-CPC吸附BrO-3的动力学过程,结果表明,准二级动力学能更好的描述吸附过程,且孔扩散可能是改性GAC吸附BrO-3初始阶段的主要速率控制因素.用Langmuir和Freundlich等温吸附模型拟合不同温度下BrO-3的吸附平衡过程,结果表明,Langmuir等温吸附模型能很好的描述吸附平衡过程,GAC-CPC吸附BrO-3的过程是自发且放热的,温度升高不利于吸附.     

活性炭负载二氧化锰的制备及其对罗丹明B吸附效能

采用颗粒活性炭(GAC)以共沉淀和热分解法制备了改性活性炭(MnO_2-AC),并采用SEM、XRD表征手段对改性前后活性炭进行微观分析;进而研究了GAC和MnO_2-AC随染料初始浓度、活性碳投加量、温度、吸附时间变化对染料废水罗丹明B的吸附效果影响。结果表明:GAC经改性后,活性炭表面变得粗糙,并有MnO_2产生。在MnO_2-AC投加量为0.2 g,罗丹明B浓度为100 mg/L,温度为25℃条件下反应12 h,其吸附量达到36.80 mg/g。另外,MnO_2-AC对罗丹明B的吸附过程符合Langmuir等温模型,并遵循准二级动力学模型。     

改性活性炭纤维对重金属离子的动态吸附研究

研究了活性碳纤维ACF及经氧化及碱化改性后的活性碳纤维对重金属离子的动态吸附,采用Boehm滴定、比表面积及孔隙分析等方法表征了改性前后ACF的表面结构和表面化学性质。考察了流速、浓度、吸附剂用量及吸附剂类型对吸附效率的影响。结果表明:低浓度、低流速、低吸附剂(ACF)用量,均有利于ACF对重金属离子的吸附;改性后的ACF在吸附容量及穿透时间上均优于未改性的ACF,以经碱化改性ACF的效果最佳,其饱和吸附量为225.62 mg/g,是未改性ACF饱和吸附量55.42 mg/g的4倍。在混合离子的吸附中,对铅离子的吸附能力强于铜离子和镉离子。     

多种材料对水中氨氮的吸附特性

针对黑臭水体中氨氮难以去除的问题,选取沸石、麦饭石、硅藻土、膨润土和活性炭这5种材料,通过实验考察所选材料对水中氨氮的吸附性能.结果表明,准二级动力学方程更加适用于5种材料的数据拟合,得出最大吸附量分别为2. 067 3、0. 998 2、0. 758 0、1. 748 6和1. 016 0 mg·g~(-1),且接近实验值,因此化学吸附是主要的吸附方式;采用Langmuir和Freundlich等温方程对数据进行拟合,得出硅藻土更适合Langmuir等温方程,属于单层吸附,其他4种材料则更加适合Freundlich等温方程为多层分子吸附,且5种材料的吸附都为有利吸附;通过投加量实验得知,沸石、硅藻土、膨润土和活性炭对氨氮去除率随投加量增加而升高,最大去除率分别为100%、10. 46%、49. 25%和16. 87%,而麦饭石先升高后降低,投加量为0. 4g时,取得最大值为48. 85%;在p H为4～10,沸石和麦饭石吸附量先增加后减少,而硅藻土、膨润土和活性炭的吸附量缓慢升高; 5种材料氨氮解吸量随初始浓度升高而升高.