玉米秸秆活性炭的制备及其吸附动力学研究

以玉米秸秆为原材料,采用ZnCl2活化法制备玉米秸秆活性炭,吸附次甲基蓝染料废水,进行动力学分析。本实验用Langmuir和Freundlich模型对吸附等温线进行拟合,结果表明,玉米秸秆活性炭对次甲基蓝的吸附与Langmuir方程拟合良好,R2=0.9857。采用Lagergren准一级速率模型、Lagergren准二级速率模型、Bangham动力学方程和Elovich动力学方程分别对秸秆活性炭吸附次甲基蓝溶液进行吸附动力学拟合,通过分析得出吸附过程与Lagergren准二级速率模型拟合最好,R2=0.9979。秸秆活性炭对次甲基蓝的最大吸附量达到909.09 mg/g,具有很高的吸附能力。     

活性染料K-2BP、KN-B和KN-R在椰壳活性炭上的脱色性能

开展椰壳活性炭对活性染料K-2BP、KN-B和KN-R的吸附脱色研究。发现K-2BP、KN-B和KN-R在该型活性炭上的吸附脱色率均随初始pH值的降低、温度的升高、染料初始浓度的降低、活性炭用量的增加以及NaCl盐度的增加而增加。在pH=7和T=25℃下,K-2BP、KN-B和KN-R在活性炭上的等温吸附规律符合Langmuir模型方程,最大饱和吸附量Qmax分别为263.15、256.41和250 mg/g,吸附自由能△G298 K分别为-10.632、-3.783和-2.805 kJ/mol;该条件下K-2BP、KN-B和KN-R的动力学吸附规律均符合准一级动力学吸附方程。等温吸附研究和吸附动力学研究均表明,相同条件下3种活性染料在该型活性炭上的吸附效果由高到低的顺序为:K-2BP>KN-B>KN-R。     

活性炭对含铅废水吸附特性研究

采用静态法用活性炭吸附处理含铅废水,考察了活性炭对含铅废水的吸附特性。结果表明:活性炭对铅离子吸附平衡时间为100 m in;吸附等温方程为:Ce/qe=0.4298+0.0594Ce(25℃),该方程符合Langmu ir型吸附模式,不同温度下吸附平衡参数0RL1,表示该吸附为有利吸附。实验数据应用数学模型拟合,二级相关系数R2=0.9998,显示吸附过程动力学与二级动力学模型相关性较好;计算不同温度下各热力学参数:△Hθ大于零、△Gθ小于零,证实该吸附过程是一个自发吸热过程。△Sθ大于零,表明铅离子在固液界面有序性减小、混乱度增大。△Hθ值很小,说明该过程为物理吸附。     

镧改性活性炭纤维高效吸附去除对苯醌

水处理中稀土元素一般用于砷、磷等无机污染物的吸附去除,将稀土元素镧负载在活性炭纤维上,首次用于吸附去除水中的有机污染物对苯醌。研究发现,经0.01 mol/L的La(OH)3和超声处理的活性炭纤维吸附去除对苯醌的效率最高。改性活性炭纤维对对苯醌的吸附去除受p H的影响较大,在酸性和中性条件下的吸附效果较好。对吸附动力学数据进行线性和非线性模拟,结果表明,准二级动力学模型更适合描述吸附动力学过程。热力学研究表明,对苯醌在改性活性炭纤维(ACF-2)表面以单分子层吸附为主,经Langmuir吸附等温方程模拟,298 K时对苯醌在ACF-2上的最大吸附量为149.4 mg/g。同时,降低反应温度利于吸附去除对苯醌,表明该吸附过程为自发放热的反应过程。     

废电池-污泥吸附剂的优化制备及对Cr(Ⅵ)的吸附特性

以污水处理厂污泥为原料、废电池电极材料和ZnCl2为活化剂,耦合活化制备废电池-污泥吸附剂。利用筛选实验设计中Plackett-Burman和响应曲面法中Box-Behnken实验联用得出优化条件,3次平行实验验证得到制备的最优吸附剂碘吸附值和得率平均分别为474mg/g、44.8%。Cr(Ⅵ)吸附表明,Langmuir吸附等温模型(R2=0.995 3)和准二级动力学模型(R2=0.999 8)更适合描述该最优吸附剂对Cr(Ⅵ)的吸附行为。     

石英砂负载氧化铁吸附除磷的热动力学研究

通过吸附动力学实验及等温吸附实验,考察了在10～40℃的温度条件下石英砂负载氧化铁(IOCS)吸附磷的热动力学性质.结果表明:准二级反应动力学模型及Langmuir等温吸附模型可分别较好地描述IOCS对磷的吸附动力学及吸附等温线实验结果(R2≥0.98);吸附速率及吸附容量随温度的增加而增加.吸附速率k从0.0095增加到0.0173,吸附容量从0.06 mg/g增加到0.08 mg/g.根据标准吉布斯自由能变(△G0＜0)和标准反应焓变(△H0＞0)值判断,IOCS对磷的吸附是自发的、吸热的化学吸附反应.     

粉煤灰吸附除磷的改性研究

研究了粉煤灰的最佳改性条件及其吸附理论模型.获得了粉煤灰用于吸附含磷量为5 mg P/L的模拟二级出水的3种改性的最佳条件(21℃):(1)0.25 mol/L盐酸改性的粉煤灰对磷的去除率为76.0%,出水含1.20 mg P/L;(2)300℃下煅烧的粉煤灰对磷的去除率为93.8%,出水中磷含量达到了0.31 mg P/L;(3)低火(119 W)改性的粉煤灰的磷去除率达95.4%,出水含0.23 mg P/L.试验结果表明:Langmuir方程能很好地解释两种改性粉煤灰的吸附动力学(R2=0.9188,S.E=0.0032),而Simple Elovieh方程在描述两者的吸附动力学试验数据上显示出优越性(R2=0.9427,S.E=0.029).     

棘孢曲霉(Aspergillus aculeatus)对Pb~(2+)和Cd~(2+)的吸附特征

为了研究棘孢曲霉(Aspergillus aculeatus)对溶液中Pb~(2+)和Cd~(2+)吸附过程的特征,分别从动力学、热力学和吸附等温线三方面进行了实验,同时还研究了pH、温度、时间、重金属离子起始浓度和吸附剂用量对吸附过程的影响。等温吸附过程可以用Langmuir方程来描述。在实验设定条件下,棘孢曲霉对Pb~(2+)和Cd~(2+)最大吸附量分别为71.2 mg/g和59.8 mg/g;动力学实验数据很好的符合二级动力学方程,吸附达到平衡的时间为3 h;热力学实验数据显示该吸附过程为自发的、吸热的过程。     

花生壳活性炭对水中荧光素钠的吸附及动力学

H3PO4活化花生壳炭(750℃)为吸附剂,荧光素钠为吸附质.考察了炭化温度、投加量、pH、离子强度、吸附时间以及初始浓度对花生壳活性炭吸附荧光素钠的影响.重点研究了花生壳活性炭对荧光素钠的等温吸附特征,并利用准一级、准二级动力学模型和颗粒内扩散方程对花生壳活性炭吸附荧光素钠的动力学过程进行了分析.结果表明,本实验条件下,Langmuir等温吸附模型能很好地描述花生壳活性炭对荧光素钠的吸附效果,吸附强度因子a为正值,表明吸附过程在本实验条件下可自发进行.通过带入实验数据校对得出准二级动力学方程能更好地描述花生壳活性炭对水中荧光素钠的吸附动力学过程.     

脱灰煤基活性炭吸附处理含镉废水简

考察了硝酸脱灰煤样自制活性炭对Cd（Ⅱ）的吸附去除特征。结果表明，随煤样粒径的减小，活性炭的吸附能力增强，吸附过程符合分形动力学特征；随着镉浓度的升高，活性炭对镉的吸附量增加，活性炭吸附镉符合Langmuir 等温方程，镉离子在活性炭上的吸附属单分子层吸附；煤基活性炭适宜的吸附除镉条件为粒径0.054 mm、Cd（Ⅱ）初始浓度35 mg/L、活性炭用量0.05 g、吸附时间1 h，此时的吸附容量达40 mg/g。     

改性甘蔗渣对Cu2+和Zn2+的吸附机理

研究了均苯四甲酸二酐(PMDA)和乙二胺四乙酸二酐(EDTAD)改性甘蔗渣对重金属离子Cu2+和Zn2+的吸附性能,包括吸附动力学和吸附等温线。结果表明,改性后的甘蔗渣对重金属离子Cu2+和Zn2+的吸附容量有显著提高,对Cu2+和Zn2+吸附等温线均符合Langmuir方程,吸附为单分子层吸附。根据Langmuir方程,PMDA和EDTAD改性甘蔗渣对Cu2+的吸附量分别为60.21和33.45 mg/g,对Zn2+的吸附量分别是70.53和36.53 mg/g。两种改性甘蔗渣对两种金属离子的吸附在30 min内均可完成,用准二级吸附动力学方程模拟动力学过程得到较好的线性相关性。以EDTA溶液为洗脱剂对吸附Cu2+和Zn2+的改性甘蔗渣进行洗脱再生,再生的吸附剂可反复使用。     

4种脂肪多胺修饰硅胶对铅离子的吸附

为了合成高效铅离子吸附剂,了解其对铅离子的吸附规律。采用(3-氯丙基)三甲氧基硅烷(CPTS)架桥法,以硅胶(SG)为载体,乙二胺(EDA)、二乙烯三胺(DETA)、三乙烯四胺(TETA)和四乙烯五胺(TEPA)为表面修饰剂,合成了4种胺化硅胶,测定了它们的红外光谱、热重等性质以及对Cu2+、Zn2+和Pb2+的吸附能力。结果表明,4种胺化硅胶对Pb2+的吸附量均大于Cu2+和Zn2+的吸附量,其中DETA修饰硅胶对Pb2+的吸附量较高。4种胺化硅胶对Pb2+的吸附过程较好地符合拟二级动力学模型以及Langmuir和Scatchart等温吸附热力学模型,其对Pb2+吸附的速率常数、饱和吸附量以及吸附位点数由大到小的顺序一致,均为SG-DETASG-TEPASG-EDASG-TETA。4种胺化硅胶对Pb2+的吸附速率和吸附量呈现"奇数胺"增强效应,亲和常数则依次减小。阐明了脂肪多胺修饰硅胶对Pb2+的吸附规律,并进一步讨论了Scatchart和Langmuir热力学模型的统一性。     

胺基树脂的合成及对水中重金属离子的吸附特征

研究了使用氯甲基化聚苯乙烯交联微球为前驱体与二乙烯三胺经回流反应合成胺基树脂及其对水中Cd2+和Ni2+的吸附特征。结果表明,胺基官能团成功地嫁接到树脂表面,胺基含量为5.6 mmol/g。胺基树脂对Cd2+和Ni2+的吸附等温线表明,温度的升高有利于吸附,且吸附等温线都符合Langmuir模型。pH值对吸附的影响较大,最佳吸附pH值范围为4~6。2种金属离子在胺基树脂上的吸附都符合准二级动力学方程。     

核桃壳粉对水溶液中Pb2＋的吸附

实验通过间歇吸附方式研究了核桃壳粉对水溶液中Pb^2＋的吸附特性，探讨了核桃壳粉粒径及用量、溶液pH、Pb^2＋初始浓度等参数对吸附的影响，并讨论了吸附过程的热力学和动力学特征。结果表明，核桃壳粉对Pb^2＋吸附的最佳pH为5．0，去除率随吸附剂粒径的减小、用量的增加、Pb^2＋初始浓度的减小而增加。优化实验条件下，0～0．3mm15g／L的吸附剂在298K时，对pH=5的50mL50mg／LPb^2＋溶液的去除率达96．98％。核桃壳粉对Pb^2＋的吸附等温线符合Sips模型，在283、293和303K的最大吸附量分别为18．25、18．27和20．94mg／g。吸附过程是放热的、混乱度减小的自发过程，且符合准二级动力学模型。吸附速率常数随温度升高而减小，在293和303K时分别在90和120min基本达到平衡。结合FTIR和SEM手段发现核桃壳对Pb^2＋的吸附以物理吸附为主，同时包括离子交换、螯合等化学吸附以及颗粒内扩散步骤，是一个复杂的过程。     

荔枝皮对重金属Ni~(2+)的吸附性能

采用批量实验研究了荔枝皮对水中重金属Ni2+吸附的影响因素(如接触时间、pH和吸附剂量)、吸附等温线、吸附动力学和吸附热力学等,并讨论了其吸附机理。结果表明,未改性荔枝皮和改性荔枝皮对Ni2+的吸附平衡时间均为30min;最适pH为6.0~7.0;最佳吸附剂量均为20 g/L。吸附过程均能用Langmuir和Freundlich等温线模型来很好地描述,且均符合假二次动力学模型。改性荔枝皮和未改性荔枝皮对Ni2+的最大比吸附量分别为11.88和5.19 mg/g。此外,热力学研究结果表明,未改性荔枝皮和改性荔枝皮吸附Ni2+均属于非自发的放热过程。     

矸石基X型分子筛对水中Co2+、Cu2+、Cd2+和Cr3+的去除

以煤矸石为原料,采用碱熔后水热合成法制备X型分子筛并进行XRD、SEM、BET和Zeta电位分析。研究其对水中Co2+、Cu2+、Cd2+和Cr3+4种离子的吸附性能,包括吸附等温线、吸附动力学以及初始金属离子浓度、pH值对吸附性能的影响。所合成的矸石基X型分子筛的BET比表面积为676.02 m2/g,微孔孔容为0.263 cm3/g。吸附实验表明,矸石基X型分子筛能有效去除上述4种离子,同时实现煤矸石的资源化和金属离子的去除。4种离子的平衡吸附量均随初始浓度的增大而增大,相同条件下平衡吸附量的大小顺序为Cd2+>Cr3+>Cu2+>Co2+。准二级动力学模型能很好地描述4种离子的吸附动力行为。Langmuir模型对Co2+、Cu2+和Cd2+吸附的拟合较Freundlich模型高,说明其主要表现为物理吸附过程。4种离子的吸附速率均由液膜扩散和颗粒内扩散共同控制。     

活性焦吸附处理一硝基甲苯(MNT)废水

一硝基甲苯(MNT)废水是一种具有高毒性、难降解的火炸药废水。以活性焦为吸附剂,研究了活性焦对MNT废水中COD的吸附性能及pH、时间、温度和活性焦用量对吸附效果的影响,并分析了吸附前后MNT废水水质和急性毒性的变化。实验结果表明,pH、时间和活性焦用量是影响吸附效果的主要因素,吸附过程符合拟二级动力学,吸附速率常数为1.01×10-2g/(mg·min),可以用Freundlich吸附等温线来描述,等温线常数为Kf=1.14×10-4,n=0.58;在pH为3,温度为20℃,活性焦用量为80g/L的条件下吸附MNT废水3 h,COD的去除率达到72.0%,急性毒性下降了98.6%,表明活性焦能有效地吸附处理MNT废水。     

微型舱模拟室内环境中活性炭净化甲醛的能力

利用微型实验舱(0.04 m3)模拟室内甲醛环境进行活性炭吸附实验,研究吸附后甲醛浓度随时间的变化趋势,计算活性炭对甲醛的净化效率、吸附速率和饱和吸附量,探索活性炭对室内甲醛的吸附规律.研究发现,当甲醛含量为0 ～0.40 mg,活性炭用量为0.5g时,舱内甲醛浓度随时间延长呈指数递减变化趋势,吸附后0～0.5 h甲醛浓度递减得最快,0.5～2h递减速度变缓,2～4h甲醛浓度基本上保持不变;研究E0A1、E1A4曲线斜率K及活性炭甲醛净化效率发现,每次吸附过程活性炭吸附2h可达到吸附平衡,活性炭进行3次吸附平衡即可达到吸附饱和,每次实验第一次吸附过程、每次吸附过程前半小时活性炭对甲醛的吸附能力最强;活性炭的吸附速率在吸附初期迅速降低,最后趋近于0;等量椰壳活性炭在一定浓度的污染物环境中饱和吸附量是个定值.说明使用活性炭净化室内甲醛有一定的规律可循.     

Preparation of various thiol-functionalized carbon-based materials for enhanced removal of mercury from aqueous solution

In this work, biochar (BC), activated carbon (AC), and graphene oxide (GO) were thiol-functionalized using 3-mercaptopropyltrimethoxysilane (3-MPTS) (named as BCS, ACS, and GOS, respectively). BCS, ACS, and GOS were synthesized mainly via the interaction between hydrolyzed 3-MPTS and surface oxygen-containing functional groups (e.g., –OH, O–C=O, and C=O) and π-π interaction. The materials before and after modification were characterized and tested for mercury removal, including sorption kinetics and isotherms, the effects of adsorbent dosage, initial pH, and ionic strength. Pseudo-second-order sorption kinetic model (R² = 0.992~1.000) and Langmuir sorption isotherm model (R² = 0.964~0.998) fitted well with the sorption data of mercury. GOS had the most –SH groups with the largest adsorption capacity for Hg²⁺ and CH₃Hg⁺ (449.6 and 127.5 mg/g), followed by ACS (235.7 and 86.7 mg/g) and BCS (175.6 and 30.3 mg/g), which were much larger than GO (96.7 and 4.9 mg/g), AC (81.1 and 24.6 mg/g), and BC (95.6 and 9.4 mg/g). GOS and ACS showed stable mercury adsorption properties at a wide pH range (2~9) and ionic strength (0.01~0.1 mol/L). Mercury maybe removed by ligand exchange, surface complexation, and electrostatic attraction.