Preparation and utilization of wheat straw anionic sorbent for the removal of nitrate from aqueous solution

In order to reduce the impact of eutrophication caused by agricultural residues(i.e.,excess nitrate)in aqueous solution,economic and effective anionic sorbents are required.In this article,we prepared anionic sorbent using wheat straw.Its structural characteristics and adsorption properties for nitrate removal from aqueous solution were investigated.The results indicate that the yield of the prepared anionic sorbent,the total exchange capacity,and the maximum adsorption capacity were 350%,2.57 mEq/g,and 2.08 mmol/g, respectively.The Freundlich isotherm mode is more suitable than the Langmuir mode and the adsorption process accords with the first order reaction kinetic rate equation.When multiple anions(SO_4~(2-),H_2PO_4~-,NO_3~-,and NO_2~-)were present,the isotherm mode of prepared anionic sorbent for nitrate was consistent with Freundlich mode;however,the capacity of nitrate adsorption was reduced by 50%.In alkaline solutions,about 90% of adsorbed nitrate ions could be desorbed from prepared anionic sorbent.The results of this study confirmed that the wheat straw anionic sorbent can be used as an excellent nitrate sorbent that removes nitrate from aqueous solutions.     

生物炭对水中五氯酚的吸附性能研究

利用小麦秸秆和花生壳在300,400,600℃条件下制备生物炭,运用元素分析仪、扫描电镜和比表面积仪对生物炭的理化性质进行表征,同时探讨其对水中五氯酚(PCP)的吸附特性.结果表明,随炭化温度升高,生物炭芳香性增加,极性降低.花生壳生物炭对水中PCP的吸附效果优于小麦秸秆生物炭,3种温度制备的生物炭对PCP吸附量表现为400℃>600℃>300℃.随着生物炭添加量增大,水中PCP去除能力由81.79%提高至89.02%,生物炭的吸附量由30.32减小至5.54mg/g.生物炭对PCP的吸附动力学更符合准二级动力学方程,吸附等温线符合Freundlich方程.吸附过程主要受快速反应控制,降低反应温度有利于生物炭对水中PCP的吸附.     

小麦秸秆生物碳质吸附剂从水中吸附硝基苯的机理

在炭化温度为300℃下,以小麦秸秆为材料制备生物碳质吸附剂,采用批量平衡试验,研究了其对水中硝基苯的吸附特性,并从动力学及热力学角度探讨其吸附硝基苯的作用机理.结果表明,硝基苯在生物碳质上的吸附过程符合拉格朗日假二级动力学方程,反应活化能为12.2 kJ/mol;吸附行为可用Freundlich吸附等温方程描述,饱和吸附容量为91.58 mg/g.由吸附热力学方程计算得到的等量吸附焓变(ΔH)<0,吸附自由能变(ΔG)<0,吸附熵变(ΔS)>0,表明生物碳质对硝基苯的吸附为放热和熵减少的自发过程.      

氯化十六烷基吡啶改性活性炭对水中硝酸盐的吸附作用

采用阳离子表面活性剂氯化十六烷基吡啶(CPC)对活性炭进行了改性,并通过实验考察了CPC改性活性炭对水中硝酸盐的吸附作用.结果表明,CPC改性活性炭对水中的硝酸盐具备较好的吸附能力.CPC改性活性炭对水中硝酸盐的吸附能力明显高于未改性的活性炭.CPC改性活性炭对水中硝酸盐的吸附能力随着CPC负载量的增加而增加.CPC改性活性炭对水中硝酸盐的吸附动力学满足准二级动力学模型.CPC改性活性炭对水中硝酸盐的吸附平衡数据可以较好地采用Langmuir等温吸附模型加以描述.根据Langmuir等温吸附方程,CPC负载量(以活性炭计)为444 mmol·kg-1的改性活性炭对水中硝酸盐的最大单位吸附量为16.1 mg·g-1.CPC改性活性炭对水中硝酸盐的吸附能力随着pH的增加而降低.水中共存的氯离子、硫酸根离子和碳酸氢根离子会抑制CPC改性活性炭对水中硝酸盐的吸附.升高反应温度略微降低了CPC改性活性炭对水中硝酸盐的吸附能力.采用1 mol·L-1的NaCl溶液可以使95%左右吸附到CPC改性活性炭上的硝酸盐解吸下来.CPC改性活性炭吸附水中硝酸盐的主要机制是阴离子交换和静电吸引作用.上述实验结果说明,CPC改性活性炭适合作为一种吸附剂用于去除水中的硝酸盐.     

磁性PEI功能化秸秆的制备及对Pb (Ⅱ)的吸附

为获得同时具有优良的吸附性能和磁分离特性的生物吸附材料,以汽爆秸秆为基质,采用戊二醛交联剂法制备了磁性聚乙烯亚胺功能化秸秆吸附剂（Fe₃O₄-PEI-RS）,通过SEM、XRD、FTIR、XPS和VSM等手段表征了材料的结构和性质,测定了Pb（Ⅱ）在Fe₃O₄-PEI-RS上的吸附性能,考察了pH、吸附时间、吸附剂投加量、Pb（Ⅱ）初始浓度、温度等因素对吸附的影响.结果表明,Fe₃O₄-PEI-RS对Pb（Ⅱ）的吸附具有强烈的pH依赖性;吸附时间对Pb（Ⅱ）的吸附效率有明显的影响,在180 min时吸附达到平衡,吸附过程符合准二级动力学模型;Langmuir和Freundlich模型都能很好地描述Pb（Ⅱ）在Fe₃O₄-PEI-RS上的吸附行为,20、30和40℃时最大吸附量分别为192.31、200.00和212.77 mg/g;热力学参数△G < 0,而焓变△H>0、△S>0,说明该吸附属于熵增加的自发吸热反应过程,升温有利于吸附.重复试验表明,EDTA作解吸剂,经5次吸附/解吸附循环后吸附剂仍能保持较高的吸附容量.研究显示,所制Fe₃O₄-PEI-RS对Pb（Ⅱ）具有较高的吸附容量,稳定性好、可循环利用,能在磁场下实现快速分离.      

锆-十六烷基三甲基氯化铵改性活性炭对水中硝酸盐和磷酸盐的吸附特性

采用锆(Zr)和阳离子表面活性剂十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)对活性炭进行联合改性,考察了所制备的Zr-CTAC改性活性炭对水中硝酸盐和磷酸盐的吸附去除作用,并探讨了相关的吸附去除机制.结果表明,Zr-CTAC改性活性炭对水中硝酸盐和磷酸盐均具备较好的吸附去除能力.Zr-CTAC改性活性炭对硝酸盐和磷酸盐吸附动力学过程满足准二级动力学模型.Langmuir、Freundlich和Dubinin-Radushkevich(D-R)等温吸附模型可以较好地描述Zr-CTAC改性活性炭对水中硝酸盐的等温吸附过程,Langmuir和D-R等温吸附模型可以较好地描述Zr-CTAC改性活性炭对水中磷酸盐等温吸附过程,通过Langmuir模型计算得到吸附剂对硝酸盐和磷酸盐的最大单位吸附量分别为7.58 mg·g-1和10.9 mg·g-1.高的p H会抑制Zr-CTAC改性活性炭对水中硝酸盐和磷酸盐的吸附.水中共存的Cl-、HCO-3和SO2-4等阴离子均会抑制Zr-CTAC改性活性炭对硝酸盐和磷酸盐的吸附,且对吸附硝酸盐的抑制作用较强而对吸附磷酸盐的抑制作用较弱.水中共存的磷酸盐对Zr-CTAC改性活性炭吸附硝酸盐的抑制作用较强,而水中共存的硝酸盐对Zr-CTAC改性活性炭吸附磷酸盐的抑制作用较弱.1 mol·L-1Na Cl溶液可以使90%左右被吸附到Zr-CTAC改性活性炭表面上的硝酸盐解吸下来.1 mol·L-1的Na OH溶液可以使78%左右被吸附到Zr-CTAC改性活性炭表面上的磷酸盐解吸下来.Zr-CTAC改性活性炭对硝酸盐的吸附机制主要包括阴离子交换作用和静电吸引作用,对磷酸盐的吸附机制主要包括配位体交换作用、阴离子交换作用和静电吸引作用.上述结果说明Zr-CTAC改性活性炭适合作为一种吸附剂去除废水中的硝酸盐和磷酸盐.     

磁性生物炭对水体中对硝基苯酚的吸附特性

为了制备同时具备磁分离和优良吸附性能的环境友好吸附材料,以棉花秸秆为生物质原料制备生物炭（CSBC）,采用共沉淀法制得磁性棉花秸秆生物炭（MCSBC）.通过元素分析、SEM、XRD、XPS、FTIR和VSM等对MCSBC进行表征,研究了CSBC和MCSBC对水中对硝基苯酚（PNP）的吸附特性.结果表明,溶液pH值对CSBC和MCSBC吸附PNP的影响较大,在酸性条件下的吸附量更大.CSBC和MCSBC对PNP的吸附动力学过程可被准二级动力学模型很好地描述,吸附过程包括液膜扩散和颗粒内扩散两个阶段.Langmuir、Freundlich和Sips模型都可以很好地描述PNP在CSBC和MCSBC上的吸附行为,最大吸附量分别为44.54和48.94mg/g,MCSBC相较于CSBC对PNP的吸附具有更好的效果.热力学研究结果表明,CSBC和MCSBC对PNP的吸附过程为熵增加的自发吸热过程.再生试验结果表明,经6次吸附-解吸循环后,MCSBC对PNP的吸附容量仍能达到初始吸附量的82%.     

活化煤矸石对水中亚甲基蓝吸附行为的研究

采用批量吸附实验,研究了活化煤矸石对水中亚甲基蓝的吸附行为。结果表明,活化煤矸石能有效地吸附水中的亚甲基蓝。利用Freundlich等温吸附方程和Langmuir等温吸附方程对其吸附进行描述,表明活化煤矸石易于吸附亚甲基蓝,吸附属于化学吸附,吸附过程是放热反应;用颗粒内扩散方程、准二级吸附动力学方程和准一级吸附动力学方程对实验数据进行回归分析,准二级吸附动力学方程能更好地描述亚甲基蓝在活化煤矸石上的吸附;根据Arrhenius方程得出该吸附的表观活化能为88．14kJ／mol。     

锆改性沸石对水中磷酸盐和铵的吸附特性

采用锆对天然沸石进行改性,并研究了锆改性沸石对水中磷酸盐和铵的吸附特性.结果表明,锆改性沸石对水中磷酸盐和铵均具有很好的吸附能力.锆改性沸石对水中磷酸盐和铵的吸附动力学过程满足准二级动力学模型.Langmuir、Freundlich和Dubinin–Radushkevich(D–R)等温吸附模型可以很好地描述锆改性沸石对水中磷酸盐的等温吸附行为.Langmuir等温吸附模型可以很好地描述锆改性沸石对水中铵的等温吸附行为.由Langmuir等温吸附模型计算得到锆改性沸石对磷酸盐和铵的最大吸附容量分别达到26.2,7.82 mg/g.热力学参数表明锆改性沸石对水中磷酸盐的吸附是自发的吸热反应过程.锆改性沸石对水中磷酸盐的吸附能力随着pH值的增加而降低.当pH4~8时,锆改性沸石对水中铵的吸附能力较高;当pH低于4或高于8时,对铵的吸附能力下降.水中共存的Cl-、SO42-、HCO3-和NO3-等阴离子对锆改性沸石吸附磷酸盐的影响很小,而共存的SiO32-对磷酸盐的吸附则具有较强的负面影响.水中共存的Ca2+和Mg2+对锆改性沸石吸附铵的影响较小,而共存的K+和Na+对铵的吸附则具有较强的负面影响.锆改性沸石吸附水中磷酸盐的主要机制是阴离子配位体的交换,吸附水中铵的主要机制是与沸石中可交换阳离子的离子交换.     

水稻秸秆阴离子吸附剂的制备及其性能的研究

为了合理利用我国过剩的水稻秸秆,同时解决水体富营养化问题,将水稻秸秆通过化学修饰合成得到阴离子吸附剂,探究其对磷的去除效果.通过测定带电情况、比表面积、扫描电镜、红外光谱,分析该阴离子吸附剂的性能;同时考察了吸附剂投加量、磷酸根溶液初始pH值、温度等因素对吸附效果的影响,并分析了修饰后的水稻秸秆对磷酸根的吸附机理.结果表明:吸附剂投加量为5g/L,pH值为4~10时,对磷酸根的吸附效果最好,去除率达90%以上,而温度对吸附效果影响不大;Langmuir模型适用于修饰后的水稻秸秆对磷酸根的吸附,最大的吸附量达1.96mmol/g.     

一种新型改性吸附剂对水中痕量磷的吸附特征

采用碱液-超声波对小麦秸秆预处理后,在高温下用环氧氯丙烷和铝盐进行化学改性,制备了改性秸秆吸附剂.分别对改性前后秸秆的性质表征和吸附性能研究,探讨了改性和吸附机理.表征分析结果表明,改性后秸秆的有序度和结晶度都得到明显提高,并且成功引入了铝离子.改性秸秆吸附水体磷的主要机理包括:因改性而获得的凹凸有致状结构的物理吸附;表面羟基产生的氢键作用以及对磷酸根离子具有配位络合作用;带正电荷表面电位的改性秸秆,可与带负电荷的磷酸根离子之间产生静电吸附作用;改性秸秆对水体磷的空间网捕作用,生成混合磷酸盐晶体.     

Adsorption-desorption behavior of acetochlor to soils in the presence of some environmental substances

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＡｌｔｈｏｕｇｈｔｈｅｈｅｒｂｉｃｉｄｅａｃｅｔｏｃｈｌｏｒ [2 ｃｈｌｏｒｏ Ｎ (ｅｔｈｏｘｙｍｅｔｈｙｌ) Ｎ (2 ｅｔｈｙｌ 6 ｍｅｔｈｙｌｐｈｅｎｙｌ)ａｃｅｔａｍｉｄｅ]ｈａｓｂｅｅｎｕｓｅｄｆｏｒｔｅｎｙｅａｒｓｉｎＣｈｉｎａ,ｌｉｍｉｔｅｄｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｈａｓｂｅｅｎｃｏｌｌｅｃｔｅｄｔｏｄｅｔｅｒｍｉｎｅｉｔｓｆａｔｅａｎｄｔｒａｎｓｐｏｒｔｉｎｔｈｅｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ.Ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎｓａｒｅｇｅｎｅｒａｌｌｙｓｏｌｄａｓｅｍｕｌｓｉｆｉａｂｌ…     

木棉纤维对水中柴油的吸附性能

用木棉纤维作为吸附材料对含油废水进行吸附研究,考察了吸附平衡时间、等温吸附、以及溶液pH、溶液盐浓度等因素对油吸附的影响。溶液pH对吸附影响很小,在不同的盐浓度下吸附略有下降,木棉纤维吸附剂对0#柴油的吸附所需平衡时间为4h,在室温和pH=7左右的条件下,吸附材料对0#柴油的最大吸附量(qm)为(31±0.81)g/g,等温吸附线符合Langmuir和Freundlich模式,研究结果表明:木棉纤维对含油废水的吸附能在较短的时间达到吸附饱和,吸附量较大,对溶液环境的适应能力强,具有很好的应用前景。     

改性废报纸纤维对水中Cr(Ⅵ)的吸附研究

利用环氧氯丙烷与三甲胺对废报纸纤维进行改性制备阴离子吸附材料(CWNF),通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)、热重分析(TGA)、比表面积(BET)对改性前后废报纸纤维进行表征,并研究其去除水中六价铬离子Cr(VI)的性能.结果表明,改性后废报纸纤维(CWNF)对Cr(VI)的吸附能力显著提高.当CWNF投加量为1g/L,溶液pH为1时,对100mg/L Cr(VI)的最大吸附量为38.66mg/g,平衡时间为60min,比改性前废报纸纤维(WNF)的吸附量(24.18mg/g)提高了59.88%.Langmuir与Freundlich等温吸附方程均能较好地描述CWNF对Cr(VI)的吸附特性,吸附动力学更符合拟二级速率方程.     

碱改性小麦秸秆生物炭对水中四环素的吸附性能

以小麦秸秆为原料,在873K温度下炭化6h制备了小麦秸秆生物炭（WBC）,再用KOH浸渍法制备了3种碱炭比（质量比为1：1,2：1和3：1）的改性秸秆生物炭（WBCK1、WBCK2和WBCK3）.通过扫描电镜、比表面及孔径分析仪和傅里叶红外光谱对3种WBCK结构特征和表面性质进行表征.通过批量吸附实验,探讨了3种WBCK对溶液中四环素的吸附动力学和热力学特征.相比于WBC,WBCK有更丰富的孔径结构和更大的比表面积,且对四环素的吸附容量显著增加.3种WBCK对四环素的吸附动力学过程均符合准二级动力学模型,吸附速率常数大小顺序为k_2（WBCK2） > k_2（WBCK3）> k_{2（WBCK1）.}WBCK对四环素的吸附量随温度升高而增大,吸附过程同时存在物理吸附和化学吸附作用.Langmuir、Freundlich和Temkin模型均能较好地拟合吸附等温线,吸附机理较复杂.3种WBCK对四环素的吸附均为自发、吸热、熵增加过程.当溶液pH值范围为4.0~8.0时,3种WBCK对四环素的吸附性能较高.3种改性WBCK均可重复使用,其中WBCK2重复使用5次后吸附去除效率仅下降13.9%.     

油菜秸杆外壳对水溶液中六价铬的吸附作用

为探讨油菜秸秆外壳去除水溶液中重金属铬的可能性及其影响因素,并研究其吸附性能和吸附机制.采用Box-Behnken Design实验设计研究了水溶液中六价铬[Cr(VI)]初始浓度、pH值范围、油菜秸秆外壳添加量和吸附温度4个因素对油菜秸秆外壳去除溶液中Cr(VI)的影响作用;用吸附等温方程、吸附动力学方程与热力学方程分别探讨了油菜秸秆外壳去除水溶液中Cr(VI)的行为;采用红外光谱技术对油菜秸秆外壳吸附水溶液Cr(VI)前后进行表征,探讨其吸附机制.油菜秸秆外壳去除溶液中Cr(VI)的最佳条件组合为:在吸附时间为1440min时,Cr(VI)初始浓度为99.15mg/L、pH值为1.01、油菜秸秆外壳添加量为2.90g/L和吸附温度35.70℃,Cr(VI)去除率为91.97%;吸附等温线拟合,吸附Cr(VI)行为符合Freundlich方程,为优惠吸附;热力学研究表明:溶液中Cr(VI)吸附属吸热反应,且为自发吸附行为;吸附动力学显示:油菜秸秆外壳去除溶液Cr(VI)符合准二阶动力学方程,吸附过程中存在离子交换;红外光谱提示:吸附过程中,O—H、C—H、NH3+、N—H和C—O基团与Cr(VI) 络合吸附发挥了重要作用.油菜秸秆外壳能够有效吸附水溶液中的Cr(VI),pH值是最为重要的影响因素.     

Adsorption characteristics of humic acid-immobilized amine modified polyacrylamide/bentonite composite for cationic dyes in aqueous solutions

Humic acid-immobilized amine modified polyacrylamide/bentonite composite (HA-Am-PAA-B) was prepared and used as an adsorbent for the adsorption of cationic dyes (Malachite Green (MG), Methylene Blue (MB) and Crystal Violet (CV)) from aqueous solutions. The polyacrylamide/bentonite composite (PAA-B) was prepared by intercalative polymerization of acrylamide with Nabentonite in the presence of N,N0-methylenebisacrylamide as a crosslinking agent and hexamethylenediammine as propagater. PAA-B was subsequently treated with ethylenediammine to increase its loading capacity for HA. The surface characterizations of the adsorbent were investigated. The adsorbent behaved like a cation exchanger and more than 99.0% removal of dyes was detected at pH range 6.0–8.0. The capacity of HA-Am-PAA-B was found to decrease in the following order: MG > MB > CV. The kinetic and isotherm data were interpreted by pseudo-second order rate equation and Freundlich isotherm model, respectively. Experiments were carried out using binary solute systems to assess the competitive adsorption phenomenon. The experimental isotherm data for each binary solute combination of MG, MB and CV were analyzed using Sheindrof-Rebhun-Sheintuch (SRS) (multicomponent Freundlich type) equation.     

TiO2@酵母微球吸附废水中的荧光增白剂-VBL及再生研究

采用静电自组装的方法制备出具有草莓结构的TiO2@酵母微球作为吸附材料,对阴离子型荧光增白剂-VBL(FWA-VBL)废水进行吸附研究,考察了溶液pH、溶液初始浓度和TiO2@酵母投加量对吸附效果的影响.结果表明,酸性条件有利于TiO2@酵母微球对FWA-VBL的吸附,平衡吸附量随着溶液初始浓度的增加而增加,随着TiO2@酵母微球投加量的增加而减小.TiO2@酵母对FWA-VBL的吸附行为更加符合Langmuir等温模型,在温度为323.15K下最大吸附量为167.50mg/g; 吸附动力学符合二级动力学方程; 热力学参数表明吸附过程是自发的吸热过程.归因于光催化-吸附耦合效应,TiO2@酵母微球展现出了良好的原位再生能力.H2O2的添加有助于提高TiO2@酵母微球的再生性能.     

活性炭对水中Cr（Ⅵ）吸附行为的研究

采用批量吸附实验,研究了活性炭对水中Cr（Ⅵ）的吸附行为,探讨了溶液pH值、活性炭用量、吸附时间、吸附过程中加入酸对Cr（Ⅵ）吸附的影响和吸附前后pH值的变化以及活性炭的再生。结果表明,利用活性炭处理Cr（Ⅵ）,具有处理效果好、再生容易等特点。在pH为4．00的缓冲系统中,等温吸附线符合Langmuir型,并可以用Freundlich等温吸附方程对其吸附进行描述;在pH为3．52的非缓冲系统中,等温吸附线类型属于BDDT吸附等温线分类中的类型Ⅱ。     

埃洛石负载硫脲及其甲醛捕捉效果

研究了一种新型甲醛捕捉剂的制备方法及其除醛性能,用尿素插层埃洛石纳米管(HNTs),扩大其层间距,提高负载量,并通过真空负载制备埃洛石/尿素/硫脲纳米复合物.同时,将制备的纳米复合物分别在溶液和空气中测试吸附甲醛的效果,并通过紫外分光光度法和4-氨基-3-联氨-5-巯基-1,2,4-三氮杂茂(AHMT)显色法结合RGB取色法测试其对甲醛的吸附效果.结果表明,尿素能插层活化埃洛石纳米管,使其层间距由0.720 nm增加到1.070 nm,从而使硫脲负载量达到27.41%;埃洛石/尿素/硫脲在甲醛水溶液中吸附甲醛的过程符合Freundlich等温吸附模型;纳米复合物在甲醛水溶液中的除醛率可达60%,随着添加量的增加,埃洛石/尿素/硫脲纳米复合物对甲醛的吸附效果逐渐增强.