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.     

两种类型的活性炭对Zn(Ⅱ)的吸附作用研究

分别用木炭和煤炭作为吸附剂,对Zn(Ⅱ)进行了吸附试验。虽然木炭的比表面积小于煤炭,但其对Zn(Ⅱ)的吸附作用明显优于煤炭。同时,溶液的pH对活性炭的吸附作用也有很大影响。在pH<7时,活性炭对Zn(Ⅱ)的吸附作用随着pH的增加而增加。     

亚临界水解预处理稻草秸秆制备活性炭及表征

通过以稻草秸秆的亚临界预处理中产生的残渣作为实验材料,以氯化锌作为活化剂制备具有吸附性能的活性炭,研究了活化温度,活化时间,浸渍时间以及浸渍比等4个因素对生成活性炭的性能影响,设计正交实验制备活性炭.以低温液氮吸附测定活性炭的比表面积和孔容、孔径分布,以扫描电子显微镜(SEM)观测活性炭表面形貌,并以亚甲基蓝(MB)作为吸附质,研究了活性炭对亚甲基蓝的吸附动力学和吸附等温线.结果表明,活化温度900℃,活化时间60 min,浸渍比1∶5,浸渍时间12 h,当氯化锌质量分数为20%时,制得相应活性炭的碘值为1 122.79 mg.g-1,亚甲基蓝吸附值为136.50 mg.g-1.亚甲基蓝在活性炭上的吸附基本符合Langmuir方程,且准二级动力学模型能很好地描述活性炭对亚甲蓝的吸附过程;热力学研究表明,吸附吉布斯自由能(ΔG0)<0,而焓变(ΔH0)>0,说明吸附为吸热的自发反应过程,升温有利于吸附.     

活性碳纤维对水中五氯酚的吸附性能研究

文章研究了活性碳纤维(ACFs)对水中五氯酚(PCP)的吸附行为、吸附条件及再生性能。结果表明,PCP在ACFs上的吸附容量较大,Langmuir及Freundlich等温线都能较好地反映其吸附行为;ACFs对水中分子和离子状态的PCP均可吸附,在最佳的静态吸附和动态吸附条件下,PCP去除率分别可以达到97%和99.8%;用0.01mol/L NaOH溶液进行再生,吸附量基本不变,五氯酚回收率可达90%以上。     

活性炭吸附处理黄磷化工渗滤液研究

研究了颗粒活性炭对黄磷化工渗滤液中有机物的吸附容量、吸附热力学和动力学。结果表明:颗粒活性炭对渗滤液中有机物的吸附容量几乎不受渗滤液pH值的影响,吸附45min后基本达到平衡。吸附等温线更符合修正的Freundlich模型,表明实验中的吸附主要是多分子层的吸附。拟二级动力学模型能更好的定量描述有机物在颗粒活性炭上的吸附过程,速率常数k2=0.12128g/(mg·min),平衡吸附量qe=5.78748mg/g。     

软锰矿改性污泥活性炭对Cu~(2+)吸附特性的研究

文章对比研究了污泥活性炭(AC)和1%软锰矿改性的污泥活性炭(ACP)对溶液中Cu2+的吸附特性,考察了时间、pH值和吸附剂投加量等因素对吸附反应的影响。结果表明:室温下,180 min后Cu2+吸附达到平衡,pH=4.8时吸附效果最优;伪二阶动力学方程和Langmuir吸附等温方程能很好地拟合两种污泥活性炭的吸附反应。通过计算,室温下,改性前后的污泥活性炭Langmuir模型的饱和吸附量Qm分别是78.13 mg/g和94.34 mg/g。在初始浓度200 mg/L,pH=5,吸附剂投加量为2g/L时,1%软锰矿改性的污泥活性炭对Cu2+的最大吸附量为90.15 mg/g,比未改性时提高了23.33%。     

溴酸根在颗粒活性炭上的还原

小试研究了溶液中溴酸根在颗粒活性炭上还原与溴离子生成的过程,考察pH、离子强度、温度和初始浓度对该过程的影响.结果表明,活性炭对溴酸根的去除性能与表面碱性官能团有一定相关性.其它阴离子对吸附/还原过程有阻碍作用,实验中影响顺序为ＮＯ^-₃>SO^２－₄ > Cl^-.溴酸根的吸附与溴离子的生成可分别用拟二级速率方程和粒子内扩散模型进行模拟,绝大部分相关系数在0.97以上.低pH和低离子强度有利于溴酸根的吸附与还原.15～42℃范围内吸附与还原速率随温度提高先降低后升高.实验中活性炭对溴酸根的最大吸附容量可达到769.23 μmol/g（98.4 mg/g）,但反应较慢且易受干扰.推测活性炭表面微孔部分对溴酸根的吸附也受到溴离子释放的阻碍.     

Statistical optimization of adsorption processes for removal of 2,4-dichlorophenol by activated carbon derived from oil palm empty fruit bunches

The adsorption capacity of activated carbon produced from oil palm empty fruit bunches through removal of 2,4-dichlorophenol from aqueous solution was carried out in the laboratory. The activated carbon was produced by thermal activation of activation time with 30 min at 800℃. The adsorption process conditions were determined with the statistical optimization followed by central composite design. A developed polynomial model for operating conditions of adsorption process indicated that the optimum conditions for maximum adsorption of phenolic compound were： agitation rate of 100 r/min, contact time of 8 h, initial adsorbate concentration of 250 mg/L and pH 4. Adsorption isotherms were conducted to evaluate biosorption process. Langmuir isotherm was more favorable （R^2=0.93） for removal of 2,4-dichlorophenol by the activated carbon rather than Freundlich isotherm （R^2=0.88）.     

水中高氯酸根的颗粒活性炭吸附过程及影响因素分析

通过批量实验研究了颗粒活性炭(GAC)对水中高氯酸根(ClO-4)的吸附特性,考察了pH、ClO-4初始浓度和共存阴离子对吸附作用的影响,并分析了吸附动力学和等温吸附模型.结果表明, GAC对ClO-4的吸附容量在碱性条件下减小,随初始浓度升高而增大,共存阴离子与ClO-4在GAC上存在竞争吸附,其影响顺序为SO2-4 > NO-3 > CO2-3 > H2PO-4 > BrO-3≈Cl-. ClO-4在GAC上的吸附最符合准二级动力学模型,吸附中存在大孔扩散过程,且孔扩散可能为GAC吸附ClO-4的主要速率控制步骤.试验浓度范围内吸附过程符合Langmuir、Freundlich和Tempkin 3种等温吸附模型,吸附过程是自发且放热的,温度升高不利于GAC对ClO-4的吸附,温度为288、298和308K时的饱和吸附容量分别为13.00、11.21和8.04 mg'g-1.说明GAC虽较易吸附水中ClO-4,但必须控制反应条件,如温度、pH和共存阴离子浓度等,以取得最佳吸附效果.     

几种基质对水中磷的吸附特性

选取钢渣、活性炭、天然沸石、粗砂4种基质,结合矿物成分分析研究其对磷的等温吸附特征和吸附动力学过程,并考察pH值对其吸附磷的影响.结果表明:活性炭、天然沸石、粗砂的等温吸附特征与Freundlich方程拟合较好(r>0.9);而钢渣更符合Langmuir方程.其吸附能力大小为:钢渣>活性炭>沸石>粗砂.沸石、粗砂对磷酸盐的吸附以物理吸附为主,钢渣以化学吸附为主,而活性炭在前期以物理吸附为主,后期则以化学吸附为主.Elovich方程和双常数速率方程能较好的反映4种基质对磷的吸附动力学特征.pH值的变化对钢渣的吸附性影响不大,沸石在酸性及弱碱性条件下对磷的吸附性相当,活性炭在pH3~13吸附量维持在190mg/kg左右,粗砂在pH3时吸附量达最大,综合而言,在土地处理系统的实际应用中,选取钢渣可获取最佳的除磷效果.     

颗粒活性炭对水中邻苯二甲酸二甲酯的吸附特性

研究了颗粒活性炭(GAC)对水中邻苯二甲酸二甲酯(DMP)的静态与动态吸附特性.结果表明,Freundlich和Langmuir等温线模型可以较好的拟合GAC对DMP的吸附.GAC对DMP的吸附容量较大,溶液初始浓度为200mg/L时,GAC对DMP的动态和最大静态吸附容量分别为484.60,450.89mg/g.考察了不同流速条件下(0.65～4.00mL/min)GAC吸附DMP的穿透特性,Yoon-Nelson模型能很好地拟合DMP在GAC柱中的穿透曲线,根据试验数据和Yoon-Nelson模型计算出穿透参数K′、T和穿透点t1以及平衡点t2.在建立了进水流量与Yoon-Nelson穿透模型的参数之间的关系基础上,得到了活性炭柱出水浓度与进水流量和穿透时间之间的动态关系模型.     

碱改性活性炭表面特征及其吸附甲烷的研究

采用不同浓度的氢氧化钠对椰壳活性炭进行表面改性.BET和SEM分析改性前后活性炭的表面结构,Boehm滴定和SEM/EDS方法测定活性炭表面元素及含氧基团.研究改性活性炭对甲烷的吸附性能和吸附行为.结果表明,经氢氧化钠改性处理后,活性炭孔径变化不明显,表面含氧基团显著减少;当氢氧化钠的浓度>3.3 mol·L-1时,活性炭的比表面积和孔容大于未处理的活性炭,并且随碱的浓度增加而增大.与改性前的活性炭相比,甲烷在碱改性活性炭上的吸附量提高了24%.增加活性炭的比表面积和孔容,减少表面的含氧基团有利于甲烷的吸附.甲烷的吸附行为符合Langmuir等温吸附式,吸附常数为163.7 m3·mg-1.     

两种形态的活性炭纤维对水中敌草隆吸附性能的对比

探讨了粉末和片状两种形态的活性炭纤维对水中敌草隆的吸附行为.结果表明: 粉末活性炭纤维的前期吸附速率较快,平衡吸附量大,但达到吸附平衡的时间较长;pH对两者的平衡吸附量的影响趋势一致,且片状活性炭纤维和粉末状活性炭纤维的最佳pH值分别为2.9和3.1;敌草隆在两种活性炭纤维上的吸附皆为多分子层吸附,吸附行为均适宜采用Redlich-Peterson方程进行描述;假二级方程均适用于描述两种形态活性炭纤维对水中敌草隆的吸附动力学过程,但相比较而言,粉末活性炭纤维动力学拟合的相关性差异更加明显;两者的吸附Gibbs自由能(ΔG⁰)值均小于零,说明两者的吸附过程皆为自发进行的吸附过程.但值得注意的是,片状活性炭纤维的焓变ΔH⁰>0,说明该吸附反应为吸热反应;粉末活性炭纤维的焓变ΔH⁰<0,说明该吸附反应为放热反应.     

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.     

活性炭对焦化废水的吸附特性研究

采用活性炭对焦化废水进行吸附处理,考察了吸附时间、活性炭用量、pH值、吸附温度等工艺条件对处理效果的影响。结果表明,50 mL废水pH值为6,活性炭用量0.5 g,室温下吸附120 min后,焦化废水COD去除率达60%以上。该过程的吸附等温线可用Fre-undlich吸附等温式表示为：q=10-6.0 065c3.3 303;吸附热为26.35 kJ/mol;动力学方程可用班厄姆方程表示为：q=17.5-17.5exp（100.9053t-0.7839）。     

活性污泥对四环素的吸附性能研究

通过批量平衡法研究了四环素在活性污泥上的吸附行为.结果表明,污泥混合液浓度和四环素初始浓度对吸附平衡时间、污泥吸附量和污泥吸附率均有较大影响.伪二级反应动力学模型较伪一级反应动力学模型更符合本吸附实验.在10、25℃条件下,四环素在活性污泥上的吸附行为较符合Langmuir模型,最大吸附量分别是31.14、70.95 mg.g-1;在40℃下,符合Henry模型.应用D-R模型判定吸附类型,10℃(平均吸附能为9.13 kJ.mol-1)下,化学吸附占主导;40℃(平均吸附能为7.07 kJ.mol-1)下,物理吸附占主导.温度升高,污泥对四环素的吸附能力增大.离子交换是四环素在活性污泥上吸附的一种机制.四环素的初始浓度为5、10、20 mg.L-1,钠离子浓度由0 mol.L-1增加到0.1 mol.L-1时,吸附量分别下降15.32%、15.00%、20.12%.当pH在5～10之间时,pH为6的条件下污泥对四环素的吸附量最大.     

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.     

污泥基活性炭去除水中重金属离子效能与动力学研究

以城市污泥为主要原料制备了污泥基活性炭(SAC),考察了其对重金属离子的吸附去除效能和吸附动力学规律.并选择了2种商品活性炭(煤质炭,MAC和椰壳炭,YAC)作为对比,以初始浓度为50mg/L的Cu(II),Pb(II),Cd(II),Cr(VI)4种重金属离子为去除对象,分别进行了3种活性炭的表面理化性质分析及其对4种重金属离子的吸附试验.结果表明,SAC的比表面积和微孔容积仅为YAC和MAC的1/3~1/2,吸附速率也相对较慢,但其对Cu(II),Pb(II),Cr(VI),Cd(II)的平衡吸附量却远大于2种商品活性炭,分别为9.9,8.9,8.2,5.4mg/g,说明SAC表面的高酸性基团含量对重金属离子的吸附起到了关键作用;Langmuir与Freundlich吸附等温模型均能较好地拟合SAC对Cu(II)和Pb(II)的吸附,SAC对Cr(VI)的吸附过程更符合Langmuir模型,而SAC对于Cd(II)的吸附过程用Langmuir与Freundlich两个模型均不能较好地拟合,说明SAC表面缺少能够与Cd(II)发生反应的结合位点.     

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。     

硝酸处理的碳纳米管吸附水溶液中汞离子的研究

碳纳米管是一种具有独特结构和优异性能的纳米材料。该文研究了硝酸处理的碳纳米管作为吸附剂吸附水溶液中的汞离子的吸附特性,考察了溶液pH值、吸附时间、溶液浓度以及吸附剂的量等因素对吸附行为的影响。实验结果表明:在pH值为2～5的范围内,碳纳米管对汞离子的吸附量随着pH值的增大而增大,并在pH为5时(对汞离子的吸附量)达到了最大值,在pH大于5时,pH值对吸附效果影响不大。碳纳米管吸附汞离子的量随着吸附时间的增加而增大,且在60min内达到了吸附平衡,当Hg2+浓度为20mg/L时吸附量为16.63mg/g。通过对Langmuir和Freundlich方程对吸附等温线的拟合比较,Langmuir方程更适合描述吸附特性。随着吸附剂量增加,吸附效率上升。研究结果表明,硝酸处理的碳纳米管是一种有效的水溶液中汞离子的吸附剂。