硬脂酸和硅烷偶联剂KH570对氧化钙疏水改性研究

为开发事故情况下高浓度毒性有机物污染土壤快速固化/稳定化材料,本文以氧化钙(Ca O)为基材,硬脂酸和硅烷偶联剂KH570为两种改性剂,采用湿法工艺对Ca O粉体进行表面疏水改性,探讨不同工艺条件对改性效果的影响,并对改性后Ca O的形态和结构进行表征.结果表明,硬脂酸改性氧化钙的最佳工艺条件为:硬脂酸添加质量分数5%,改性温度30℃,改性时间30 min;KH570改性Ca O的最佳工艺条件为:KH570添加量0.02 m L·g-1Ca O,改性时间40 min.改性后Ca O的接触角均大于90°.傅里叶红外和扫描电镜分析表明,两种改性剂均以化学吸附的方式包覆在Ca O表面,达到了表面疏水改性的目的.     

PHBV表面疏水改性用作吸油材料的研究

利用多种表面改性剂对生物可降解材料PHBV进行了表面改性实验研究，测定了不同改性剂改性后PHBV的吸油率以及温度对其吸油效果的影响，并探讨了改性机理，研究结果表明：不同改性剂对PHBV的改性效果有所差异，从疏水和吸油的共同效果来看，最佳疏水改性剂为添加量5％时的硅油，温度对未改性PHBV和改性PHBV的吸油率及吸油速度均有影响。     

盐酸改性松木屑生物炭吸附海洋溢油的模拟研究

海洋石油开采和运输过程中发生的溢油事故会对周边海洋生态环境造成严重威胁。以松木屑为原料,分别在300 ℃、400 ℃和500 ℃条件下,热解2 h制备生物炭,然后用盐酸对其改性,分析了改性前后生物炭对海水中石油的吸附性能。结果表明,热解温度和盐酸浓度对生物炭吸油性能的影响较显著,当热解温度为400 ℃、盐酸浓度为5 mol/L时生物炭对海水中石油的吸附量最大,达到1.96 g/g;改性后的生物炭比表面积和总孔容减小,表面官能团种类未发生明显改变,含氧官能团数量减少;改性生物炭对海水中石油的吸附符合准二级动力学方程（R2=0.998）和Freundlich等温模型（R2>0.999）。研究结果将有助于开发经济、环保和除油效率高的海洋溢油吸附材料。     

氯化锌造孔壳炭的制备及其吸附性能研究

以核桃壳为原料,采用氯化锌对其进行改性,制备高比面积微孔壳炭,研究了改性剂浓度、浸渍比、炭化温度和炭化时间等条件对改性壳炭吸附性能的影响。采用扫描电子显微镜、傅立叶红外光谱、比表面积等现代技术对改性壳炭表面微观结构、化学结构进行了分析。结果表明,制备改性壳炭的适宜工艺条件为:改性剂质量分数为40%,浸渍比为1:3,炭化温度为500℃,炭化时间为60 min。在该条件下制备的改性壳炭对Cr(Ⅵ)的去除率达到98.9%。表征结果表明:改性壳炭的BET比表面积高达192.840 m~2/g,平均孔径为6.46 nm,总孔容为0.623 cm~3/g;其表面存在O—H、C—O—C、C—O、C—H和N—H等官能团。     

改性污泥基生物炭的制备及其对Cd2+的吸附特性研究

为了提高废水中Cd~(2+)的去除效率并获得高效、低成本吸附剂,以市政污泥为原料,在300℃和500℃条件下限氧热解制备生物炭(BC300和BC500)并用NaOH进行改性(NC300和NC500)。通过元素分析、扫描电镜和傅里叶红外光谱等方法对污泥基生物炭进行表征,运用吸附动力学和吸附等温线系统研究了改性前后污泥基生物炭对Cd~(2+)的吸附特性。结果表明:与未改性的污泥基生物炭相比,改性污泥基生物炭的极性降低,疏水性增强;碱改性炭表面具有更多的-CH_2-,C=O和C-O等官能团,有利于水体中Cd~(2+)的吸附; 4种污泥基生物炭对Cd~(2+)的吸附过程符合准二级动力学方程和Freundlich等温吸附模型,NC300和NC500对于Cd~(2+)的最大平衡吸附量较改性前分别提高了2倍和1.1倍。     

过期香口胶制备生物炭资源化利用的研究

本论文通过热解的方法把过期废弃的香口胶资源化利用制备生物炭进行了研究,主要考察了碳化温度、生物炭得率、碳化时间对生物炭制备的影响。结果表明,温度在250-450℃,碳化时间为1-3h,生物炭的得率最高达82%,获得的生物炭也最具有活性。     

Fe-NH_4Cl改性南荻生物炭对Pb~(2+)吸附性能研究

以南荻秸秆生物炭为实验原料,利用Fe-NH4Cl进行改性,研究其对Pb2+的吸附效果。通过考察生物炭用量、溶液初始p H值、吸附时间及溶液初始浓度对吸附的影响,并对吸附前后生物炭样品进行傅里叶变换红外光谱分析(FITR)、比表面积(BET)、X-射线衍射(XRD)、电镜扫描(SEM)表征。结果表明在pH=5、溶液浓度为50 mg/L、温度为30℃、吸附时间为180 min、吸附剂用量在1.4 g/L、改性生物炭对Pb~(2+)吸附量达35.4 mg/g,与未改性生物炭相比吸附量提高20倍左右。生物炭对Pb~(2+)的吸附机理主要为表面羟基(—OH)和羰基(C=O)与Pb2+表面发生络合化学反应作用。     

油气回收用疏水性硅胶的研制

为实现油气回收用疏水性硅胶的国产化应用,达到替代活性炭以解决其在使用中可能产生的安全隐患问题,实验室进行疏水性硅胶的合成.通过正交实验确定最优化的疏水硅胶制备工艺为:原料为A型硅胶,改性剂为DCDMS,改性剂与原料质量比为1∶20,反应温度30℃,反应时间为2h.在此工艺条件下得到样品的油气静态吸附量为3005g/kg,疏水性指数I为72.3％.     

改性沸石对餐厨垃圾释放的恶臭气体吸附研究

通过课题组的前期调研发现,餐厨垃圾处理过程中释放出的恶臭气体以氨气和甲硫醇居多,实验以改性沸石为吸附剂对混合恶臭气体甲硫醇和氨气进行吸附性能变化研究。利用不同浓度的磷酸溶液对沸石进行浸渍改性,考察烘干温度、浸渍浓度和浸渍时间对沸石结构和吸附性能的影响,探讨吸附机理。实验结果表明,改性之后的沸石物理结构发生了变化,烘干温度、浸渍浓度和浸渍时间对吸附效果的影响均呈现先增大后减小的趋势,沸石比表面积和表面酸含量共同作用于改性沸石对混合气体的吸附能力,其中在烘干温度为70℃、浸渍浓度为15%和浸渍时间为2.5 h条件下改性的沸石对混合气体的吸附能力最佳,此时氨气和甲硫醇的吸附量分别为224.727和4.527 mg/g,与未改性沸石相比增大了79.3%和143%。     

响应面优化香蒲生物炭促进反硝化影响因素

表面具有醌基官能团的生物炭能促进生物反硝化过程,其促进效率易受到生物炭制备条件和反硝化工艺参数的影响,优化该过程的影响因素对提高污水处理系统中的脱氮效率有重要意义。该文采用响应面模型对香蒲生物炭促进厌氧污泥反硝化过程的影响因素进行优化,得到最优促进反硝化的条件为:生物炭热解温度269℃、热解时间4.36 h、反硝化过程碳氮比8.81。通过验证实验得到该条件下硝酸盐的实际去除速率为1.83 mg/(L·h),模拟预测值为1.86 mg/(L·h),二者偏差为1.6%,拟合结果较好。对生物炭的红外光谱表征结果显示:优化条件下的生物炭材料表面具有最丰富的醌基官能团,表明醌基耦合的电子传递过程是生物炭促进微生物反硝化的重要原因。     

改性生物炭修复砷镉复合污染土壤研究进展

砷镉复合污染(As/Cd污染)已成为我国主要的土壤环境问题,改性生物炭作为一种吸附固定剂在修复土壤As/Cd污染中正发挥日益重要的作用.在明确原始生物炭作为钝化剂修复As/Cd污染土壤局限性的基础上,综述了针对As/Cd污染土壤修复的生物炭改性方法研究进展,分析了相关作用机制,并对未来利用改性生物炭修复As/Cd污染土壤的前景和存在问题进行展望.结果表明,金属改性生物炭具有较好的协同修复As/Cd污染土壤的效应,从而具有良好的应用前景.通过不同改性方法制备的生物炭材料修复As/Cd污染的固定机制各异,其中,金属改性和无机非金属改性生物炭对As/Cd的固定作用主要涉及官能团配位、共沉淀和As氧化还原;微生物改性生物炭涉及沉淀作用和As氧化还原;物理和酸改性方法则局限于物理吸附和弱静电引力.针对当前研究现状,建议未来应加强生物质原料类型、热解温度、制备工艺、经济成本和土壤老化等因素对改性生物炭修复As/Cd污染土壤的影响研究,实施不同因素影响下材料对重金属固定的稳定性和长效性评估,揭示材料修复As/Cd污染土壤的关键作用机制.     

生物炭材料在水体有机污染治理中的研究进展

随着工农业的发展,大量有机物被排入水体,造成水生生态系统严重破坏。生物炭及其改性材料以其优良的理化特性,在水处理中发挥着越来越重要的作用。该文分别从去除机理、影响因素、改性方法等方面进行了总结分析,对在应用过程中存在的问题进行了探讨,指出低成本高吸附性能新型生物炭的研发、生物炭与催化剂及微生物联合应用技术的深入研究以及生物炭对新型污染物去除机理研究等将会成为今后生物炭在污染治理领域的研究重点。通过对生物炭及其改性材料在水体有机污染处理中研究进展的综述,以期为生物炭及其改性材料在水处理中的应用提供有价值的借鉴和参考。     

改性稻壳生物炭对水溶液中甲基橙的吸附效果与机制

本文以废弃稻壳为原料,通过不同改性方法将其制成生物炭吸附剂,并用于水体中甲基橙(MO)的吸附.通过氮吸附、X射线衍射(XRD)、傅立叶转换红外光谱(FT-IR)、扫描电镜分析(SEM)、热重分析(TG)、透射电镜(TEM)和X射线光电子能谱(XPS)等技术分析了改性剂种类、浸渍比和热解温度对生物炭的物理化学性质及对MO吸附量的影响,发现热解温度为400℃,以ZnCl_2为改性剂,浸渍比为2∶1时制备的生物炭Z2RT400对MO的去除效果最好.以Z2RT400为吸附剂,探究吸附剂添加量、吸附时间、初始污染物浓度、溶液pH等对甲基橙吸附效果的影响,结果表明,饱和吸附时间为420 min,吸附反应的最佳pH为4,当吸附剂用量为10 mg,初始甲基橙浓度为2 000 mg·L~(-1)时,Z2RT400对MO的最大吸附量可达1 967. 72 mg·g~(-1);当吸附剂添加量为80 mg时,去除率最高可达99. 52%.此外,对吸附机制进行分析,发现吸附等温线数据符合Freundlich模型,吸附动力学数据符合拟二级动力学模型,说明吸附以化学吸附为主,物理吸附为辅.因此,废弃稻壳为原料改性制备的生物炭可作为高效的有机染料吸附剂,并应用于水体中污染物的治理.     

改性大豆秸秆生物炭对咪唑乙烟酸的吸附

700℃热解温度下制备大豆秸秆生物炭,并利用酸、碱、氨基修饰和铁磁化4种方法对其进行改性,比较4种改性大豆秸秆生物炭对咪唑乙烟酸的吸附性能及机制,同时考察溶液pH值、温度和添加量对吸附效果的影响,并探讨了改性大豆秸秆生物炭在提高土壤对咪唑乙烟酸吸附固定能力中的应用效果.结果表明,在pH值为2~4的酸性环境中,改性大豆秸秆生物炭吸附效果更好;相对于其他3种方法,铁磁化改性大豆秸秆生物炭对咪唑乙烟酸具有更好的吸附性能,吸附符合准一级动力学模型和Langmuir模型,且Langmuir模型拟合结果表明其对咪唑乙烟酸的最大吸附量可达338.785mg/g;添加1%铁磁性改性大豆秸秆生物炭的土壤对咪唑乙烟酸吸附量提高为对照组的2.37倍.     

改性大豆秸秆生物炭对咪唑乙烟酸的吸附

700℃热解温度下制备大豆秸秆生物炭,并利用酸、碱、氨基修饰和铁磁化4种方法对其进行改性,比较4种改性大豆秸秆生物炭对咪唑乙烟酸的吸附性能及机制,同时考察溶液pH值、温度和添加量对吸附效果的影响,并探讨了改性大豆秸秆生物炭在提高土壤对咪唑乙烟酸吸附固定能力中的应用效果.结果表明,在pH值为2~4的酸性环境中,改性大豆秸秆生物炭吸附效果更好;相对于其他3种方法,铁磁化改性大豆秸秆生物炭对咪唑乙烟酸具有更好的吸附性能,吸附符合准一级动力学模型和Langmuir模型,且Langmuir模型拟合结果表明其对咪唑乙烟酸的最大吸附量可达338.785mg/g;添加1%铁磁性改性大豆秸秆生物炭的土壤对咪唑乙烟酸吸附量提高为对照组的2.37倍.     

再生有机膨润土环境修复材料的制备及其在城市污水处理中应用

采用改性剂对再生膨润土环境修复材料进行有机改性制备。研究了其对乌鲁木齐东郊污水处理厂城市污水的吸附作用和影响因素。结果表明：在浆液浓度30％．改性剂7mmol／100g。温度60℃，反应时间80min时，是有机改性的最优条件。该材料对城市污水COD表现出良好的吸附性能，在pH=6、吸附剂用量6g／L、温度25℃、振荡时间20min条件下，污水中COD去除率可达到80．08％。     

改性芦苇生物炭对水中低浓度磷的吸附特征

为吸附处理低浓度含磷废水和实现芦苇资源化利用,将湿地植物芦苇制备成生物炭,通过负载氯化铁进行改性,探究了改性芦苇生物炭对水体中磷的吸附特征.结果表明,改性后芦苇生物炭的含铁量为11.98 mg·g~(-1),是改性前的44.7倍;改性芦苇生物炭p H_(pzc)为7.49,当溶液p H为7.0时,吸附效果最好;在磷溶液浓度为4.0 mg·L~(-1)、温度为298K时,改性芦苇生物炭平衡吸附量为0.658 mg·g~(-1),是未改性生物炭吸附量的34.6倍.研究不同温度下的吸附等温线,Langmiur方程很好地拟合不同温度的吸附等温线,该吸附是单层吸附,温度升高有利于吸附.吸附热力学研究表明,ΔG~θ0、ΔH~θ0和ΔS~θ0,说明该吸附是自发、熵增的吸热过程.假二级方程很好地拟合改性芦苇生物炭吸附磷的动力学数据,初始吸附速率随初始浓度的增大而增大,该吸附主要受颗粒内扩散控制.该研究为改性芦苇生物炭用于污水处理厂和水体深度除磷提供基础数据.     

不同生物质制备的生物炭对菲的吸附特性研究

以不同来源的生物质(荔枝树枝、小麦和水稻秸秆)为原料,在限氧条件下制备生物炭,对其进行表征,并进行吸附实验研究生物炭对菲的吸附特性。结果表明:生物炭的结构和理化性质随着生物质来源和热解温度的不同而呈现出明显的差异;荔枝树枝生物炭对菲的吸附能力(qe)和吸附亲和力(Koc)要明显大于小麦秸秆和水稻秸秆制备所得的生物炭,说明木本植物来源的生物炭与草本植物来源的生物炭在结构性质上有着明显的差异;不同温度(300,400,500,600℃)制备的荔枝树枝生物炭对菲的吸附研究表明,随着热解温度的升高,生物炭对菲的吸附能力(qe)和吸附亲和力(Koc)明显增强,吸附等温线的线性程度降低。生物炭吸附菲的可能机制有疏水效应、孔隙填充效应以及π-π共轭反应等。     

酸碱改性生物炭对水中磺胺噻唑的吸附性能研究

以马铃薯茎叶为原料,采用限氧裂解法制备生物炭,通过H2SO4和KOH处理制备酸、碱改性生物炭.应用比表面积法(BET)、扫描电镜(SEM)和红外光谱(FTIR)研究了改性前后3种生物炭的结构与性质,并通过单因素实验研究了吸附时间、温度、磺胺噻唑初始浓度、p H值等因素对原始及酸碱改性3种生物炭吸附磺胺噻唑效果的影响,初步探讨了吸附机制.结果表明,3种生物炭对磺胺噻唑的吸附行为符合准二级动力学方程;酸改性生物炭对磺胺噻唑的吸附等温线符合Temkin模型,原炭和碱改性生物炭的吸附等温曲线符合Freundlich模型.酸改性极大的提高了生物炭对磺胺噻唑的吸附能力,最大吸附量为7.69 mg·g-1,是原炭吸附量的2.4倍;溶液p H对3种生物炭吸附磺胺噻唑影响不明显.热力学研究表明,酸改性生物炭对磺胺噻唑的吸附为自发的吸热反应.FTIR分析表明,酸改性生物炭表面有更多含氧官能团,为磺胺噻唑的吸附提供了吸附点.氢键、范德华力及偶极距力作用对生物炭吸附磺胺噻唑起到主要作用.     

煤矸石改性生物炭吸附水体中磷酸盐性能研究

水体中磷的去除对控制水体富营养化具有非常重要的意义。本研究通过以固体废弃物煤矸石和秸秆为原料,制成生物炭复合材料并应用于水溶液中磷酸根的吸附。利用SEM、Zeta电位测量等分析手段对其理化性质进行表征,并对不同的影响因素进行了分析研究以确定最佳的吸附条件。在此基础上,采用不同吸附动力学和吸附等温模型对生物炭的吸附行为和机理进行了研究。结果表明,用煤矸石改性秸秆类生物炭,使生物炭性质都发生改变,比表面积、Zeta电位、电导率、产率及吸附量都显著增加,吸附条件筛选时得到700℃生物炭单位吸附量高于450℃生物炭,改性生物炭单位吸附量高于原始生物炭,油菜生物炭单位吸附量大于水稻生物炭,酸性条件下单位吸附量与溶液pH值呈负相关,因此选择改性油菜生物炭在700℃热解,采用2.5 g/L投加量吸附pH为4的溶液中磷酸根的吸附条件效果最好,单位吸附量为7.08 mg/g,吸附过程符合准二级吸附动力学模型和Langmuir吸附模型,此吸附过程以化学吸附为主,属单分子层有利吸附。本研究开发了一种利用固体废弃物制备新型生物炭基复合材料的方法,该材料具有成本低廉、操作简单、效果显著的特点。