秸秆生物质环境材料的制备及对水中多环芳烃的处理性能

300～700℃下热解炭化黄豆、芝麻、玉米秸秆8h,制备了秸秆生物质环境材料,测定了秸秆生物质环境材料的BET比表面积及其对亚甲基蓝和碘的吸附能力.以多环芳烃(PAHs)为目标污染物,探讨了生物质环境材料对水中单一和复合PAHs的吸附性能.结果表明,随热解温度升高,秸秆生物质环境材料比表面积增大,其对亚甲基蓝、碘的吸附...     

麻疯树籽壳生物质炭的制备及其吸附水中PAHs性能研究

麻疯树籽壳经磷酸处理,在300~700℃下炭化处理50min,制备了麻疯树籽壳生物质炭.以萘、蒽、菲、芘4种多环芳烃(PAHs)为目标物,考察了吸附剂投加量、反应时间、反应温度等因素对麻疯树籽壳生物质炭吸附性能的影响,探讨了麻疯树籽壳生物质炭对4种PAHs的吸附效果及机理.结果表明,随炭化温度升高,生物质炭的比表面积逐渐增大;在25℃、生物质炭投加量为0.15g、吸附时间为60min的条件下,萘、蒽、芘和菲的去除率分别为97.4%、94.6%、93.1%和92.1%.麻疯树籽壳生物质炭对4种PAHs的吸附机理服从准二级动力学方程,吸附等温线服从Langmuir方程,萘、蒽、芘和菲的饱和吸附量分别为8.849、8.547、8.097和7.633mg/g.     

农作物残体制备的生物质炭对水中亚甲基蓝的吸附作用

将稻草、稻壳、大豆秸秆和花生秸秆低温热解制备生物质炭,用平衡吸附实验和淋溶实验研究了制备的生物质炭对阳离子染料亚甲基蓝的吸附及对水体中亚甲基蓝的去除效果.结果表明,生物质炭对亚甲基蓝有很高的吸附能力,但不同生物质炭之间存在较大差异,4种生物质炭吸附亚甲基蓝能力的大小顺序为:稻草炭>大豆秸秆炭>花生秸秆炭>稻壳炭,这一顺序与生物质炭表面负电荷数量和生物质炭比表面的大小顺序基本一致.但亚甲基蓝在生物质炭表面主要发生专性吸附,因为亚甲基蓝的吸附量随介质离子强度的增加而增加,而且亚甲基蓝吸附使生物质炭颗粒的Zeta电位向正值方向位移.Langmuir方程对吸附等温线的拟合效果较好,可以用Langmuir方程描述生物质炭对亚甲基蓝的吸附.由Langmuir方程预测的亚甲基蓝在稻草炭、大豆秸秆炭、花生秸秆炭和稻壳炭表面的最大吸附量分别为196.1、169.5、129.9和89.3 mmol.kg-1.淋溶实验表明,156 g稻壳炭可以将30 L水中亚甲基蓝浓度为0.3 mmol.L-1的染料几乎全部除去,累积吸附量达57.7 mmol.kg-1.生物质炭可以用作高效吸附剂去除染料废水中的亚甲基蓝.     

Fenton改性多壁碳纳米管对亚甲基蓝的吸附性能研究

通过催化裂解法制备多壁碳纳米管,利用Fenton试剂对多壁碳纳米管改性,研究了Fenton改性对多壁碳纳米管表面物理化学特性的影响和对亚甲基蓝的吸附特性.投射电镜(TEM)、比表面积(BET)分析表明,Fenton改性多壁碳纳米管纯度高,孔隙均匀,外径为30nm左右,比表面积为120m2/g;且表面引入了大量含氧基团,等电点为1.8.未改性和Fenton改性多壁碳纳米管对亚甲基蓝的吸附动力学均符合Langergren模型,其平衡吸附量分别为24.5,36.4mg/g;吸附等温线均符合Freundlich模型,未改性和Fenton改性多壁碳纳米管的kF分别为7.92和25.37;温度和pH值升高均有利于Fenton改性多壁碳纳米管对亚甲基蓝的吸附.     

离子束辐照活性炭吸附性能研究

利用离子束注入机对活性炭进行N+辐照改性,使用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、拉曼光谱仪(Raman)对活性炭表面形貌、结构等特性进行表征,研究了改性后活性炭对亚甲基蓝(MB)吸附性能的变化。实验表明:活性炭经离子束辐照后,比表面积和石墨化程度均降低,对亚甲基蓝的吸附能力降低,且辐照剂量增大,吸附能力减小。在活性炭浓度为0.667 g/L,吸附时间为360 min,振荡器频率为250 r/min,吸附温度为308 K时,活性炭对亚甲基蓝的吸附量为249.081 mg/g,改性活性炭(剂量为40 000 dose)在同等条件下吸附量为241.726 mg/g。改性活性炭对亚甲基蓝吸附过程符合Langmuir和Freundlich吸附等温模型。     

基于响应曲面中心组合设计的蔗渣炭微波活化制备参数分析与优化

为有效利用农林废弃物、提升生物质炭的制备效益与品质,以微波作为生物质炭的热解能,亚甲基蓝为主要优化指标,基于响应曲面法中心组合设计建立数学模型,分析关键参数对微波加热辅助H_3PO_4改性蔗渣炭亚甲基蓝吸附值的影响,优化蔗渣炭的制备条件。结果表明:最佳制备条件为m(磷酸)/m(蔗渣炭)=1.48∶1,微波活化功率为830W,微波活化时间为26 min时,蔗渣炭亚甲基蓝吸附值为285 mg/g,比理论值高0.7%,说明所建模型可靠。蔗渣炭中孔孔容为1.361 cm~3/g,中孔率为85.3%,属于典型中孔炭,表明微波加热可快速制备富含中孔的蔗渣炭以用于亚甲基蓝等大分子有机物的去除。     

黑碳制备的不同热解温度对其吸附菲的影响

在300～700℃热解小麦秸秆24h,提取制备黑碳.测定了黑碳化学组成和BET比表面积,研究了菲在黑碳上的吸附与解吸,测定了菲在黑碳上的最大不可逆吸附量.结果表明,随热解温度升高,黑碳比表面积增大,芳构化程度加深,表面疏水性增强;相应地,黑碳对菲的吸附容量和最大不可逆吸附量增大,吸附与解吸非线性程度和解吸迟滞也变得更显著;Freundlich吸附等温式能较好描述菲在黑碳上的吸附与解吸.     

微波辐照制备花生壳活性炭研究

以花生壳为原料通过微波辐照制备了具有高比表面积并含有大量中孔的活性炭。讨论了活化剂类型、浸渍时间、浸渍比、活化剂浓度、微波功率和辐照时间对花生壳活性炭制备的影响。结果表明:相较磷酸和氢氧化钠,采用氯化锌活化剂制备的花生壳活性炭有更好的碘吸附性能;在浸渍浓度为40%,浸渍比为1∶6,浸渍时间为48 h,微波功率为500 W,辐照时间为6 min的条件下,制备的花生壳活性炭碘吸附值和亚甲基蓝吸附值分别为(898.6±12.8)mg/g和(46.2±3.8)mg/g;微波辐照工艺制备的活性炭,其碘吸附与亚甲基蓝吸附能力均优于马弗炉工艺;花生壳活性炭的碘吸附与亚甲基蓝吸附能力均优于市售活性炭。     

花生壳和玉米芯生物炭对亚甲基蓝的吸附性能

选择花生壳和玉米芯为原材料分别在700℃和450℃条件下制备生物炭,考察了亚甲基蓝初始浓度、生物炭投加量、温度和pH对生物炭吸附亚甲基蓝的影响,并对吸附动力学和等温吸附特征进行了探讨。结果表明,生物炭投加量的增加使其对亚甲基蓝的吸附量下降,而去除率升高;提高亚甲基蓝初始浓度、反应体系温度和pH均会使生物炭对亚甲基蓝的吸附量增高; 4种生物炭对亚甲基蓝的吸附动力学过程均能被准二级动力学方程很好地拟合(R~2=0.992～0.999),吸附过程以化学吸附为主要控制步骤; 4种生物炭对亚甲基蓝的吸附更适合用Langmuir方程描述(R~2=0.992～0.995),PSB700、PSB450、CCB700和CCB450对亚甲基蓝的理论最大吸附量Q_(max)分别为10.247mg/g、6.449mg/g、7.919mg/g和2.860mg/g,吸附能力由大到小为PSB700 CCB700 PSB450 CCB450。     

泥炭复配玉米秸秆活性炭的制备及其吸附性能

采用泥炭为原料,氢氧化钾为活化剂制备了粉末活性炭,并研究其对水中亚甲基蓝的吸附性能。选取泥炭秸秆比、活化时间、活化温度和碱炭比为因素,通过正交试验确定了最佳工艺条件,即泥炭秸秆比为2∶1,活化时间为1 h,活化温度700℃,碱炭比为1∶3。吸附实验结果表明,该泥炭复配玉米秸秆为原料制备的粉末活性炭对水中亚甲基蓝的吸附效率高,最大吸附量为898.2 mg/g,Freundlich吸附等温式的拟合效果优于Langmuir吸附等温式,表明主要吸附为多层吸附。准二级动力学模型比准一级动力学模型能更好地拟合活性炭吸附亚甲基蓝的动力学规律。     

Partition of polycyclic aromatic hydrocarbons on organobentonites from water

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＴｈｅａｌｕｍｉｎｏｓｉｌｉｃａｔｅｓｈｅｅｔｓｏｆｂｅｎｔｏｎｉｔｅｐｏｓｓｅｓｓａｎｅｔｎｅｇａｔｉｖｅｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｃｈａｒｇｅｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄｆｏｒｂｙｉｎｏｒｇａｎｉｃｅｘｃｈａｎｇｅａｂｌｅｃａｔｉｏｎｓ(ｅ.ｇ.,Ｎａ+ａｎｄＣａ2+),ｗｈｉｃｈｓｔｒｏｎｇｌｙｈｙｄｒａｔｅｄｉｎｔｈｅｐｒｅｓｅｎｃｅｏｆｗａｔｅｒ.Ｓｕｒｆａｃｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｎａｔｕｒａｌｂｅｎｔｏｎｉｔｅｃａｎｂｅｍｏｄｉｆｉｅｄｂｙｓｉｍｐｌｅｉｏｎｅｘｃｈａｎｇｅｗｉ…     

Removal of polycyclic aromatic hydrocarbons from aqueous solution by raw and modified plant residue materials as biosorbents

Removal of polycyclic aromatic hydrocarbons （PAHs）, e.g., naphthalene, acenaphthene, phenanthrene and pyrene, from aqueous solution by raw and modified plant residues was investigated to develop low cost biosorbents for organic pollutant abatement. Bamboo wood, pine wood, pine needles and pine bark were selected as plant residues, and acid hydrolysis was used as an easily modification method. The raw and modified biosorbents were characterized by elemental analysis, Fourier transform infrared spectroscopy and scanning electron microscopy. The sorption isotherms of PAHs to raw biosorbents were apparently linear, and were dominated by a partitioning process. In comparison, the isotherms of the hydrolyzed biosorbents displayed nonlinearity, which was controlled by partitioning and the specific interaction mechanism. The sorpfion kinetic curves of PAHs to the raw and modified plant residues fit well with the pseudo second-order kinetics model. The sorption rates were faster for the raw biosorbents than the corresponding hydrolyzed biosorbents, which was attributed to the latter having more condensed domains （i.e., exposed aromatic core）. By the consumption of the amorphous cellulose component under acid hydrolysis, the sorption capability of the hydrolyzed biosorbents was notably enhanced, i.e., 6-18 fold for phenanthrene, 6-8 fold for naphthalene and pyrene and 5-8 fold for acenaphthene. The sorpfion coefficients （Kd） were negatively correlated with the polarity index [（O＋N）/C], and positively correlated with the aromaticity of the biosorbents. For a given biosorbent, a positive linear correlation between logKoc and logKow for different PAHs was observed. Interestingly, the linear plots of logKoc-logKow were parallel for different biosorbents. These observations suggest that the raw and modified plant residues have great potential as biosorbents to remove PAHs from wastewater.     

扎龙湿地沉积物垂向剖面中多环芳烃分布特征

对扎龙湿地核心区沉积物分层取样,以正己烷/二氯甲烷为提取剂,用超声波方法提取沉积物中16种优控PAHs,采用GC/MS法定量分析w(PAHs). 结果表明,扎龙湿地剖面沉积物中2环和3环PAHs占PAHs总量的86%以上,4环以上的PAHs所占比例较小. 在各层沉积物中含量较高的萘、菲、芴及PAHs总量随深度的增加而减小,沉积物表层0～10 cm内的w(PAHs)最高,达396.61 ng/g. 表层沉积物中含量较高的PAHs为萘>菲>芴>荧蒽>芘>二氢苊>苊烯>. w(PAHs)与沉积物中w(TOC)呈正相关关系,相关系数为0.9347. 从扎龙湿地的低环PAHs污染特征以及同周边地区大气颗粒物中的PAHs对照分析表明,扎龙湿地沉积物中的PAHs主要来源于石油类污染.      

大豆和小麦根系对菲的吸持作用及其生物有效性

不同作物根系对多环芳烃(PAHs)的吸持作用及其生物有效性研究有助于深入揭示PAHs在生态系统中的环境行为和科学评估PAHs的生态风险.然而,不同作物根系吸持PAHs的差异性及其生物有效性鲜有报道.为此,本研究以菲作为PAHs的代表,探究了不同条件下大豆和小麦根系对菲的吸持/解吸及其吸持菲的有效性.结果表明,根系菲吸持随时间的变化表现为:活体根处理先增加再降低而后趋于平衡,这与活体根系存在菲转运延迟有关;灭活根和烘干根处理则先增加而后趋于平衡.根系的比表面积越大,脂肪含量越高,菲的吸持速率越快.不同菲浓度条件下,各处理根系菲的吸持量均随平衡浓度的增加而增大,Henry吸附等温式拟合R2均大于0.973,灭活根和烘干根用Freundlich吸附等温式拟合效果更好,小麦根系的Langmuir吸附等温式拟合效果优于大豆根系,说明分配作用和表面吸附共同控制作物根系菲的吸持,而活体根系与菲存在特殊的键合作用,其拟合效果较差.脂肪含量越高、含水率越高、膜的通透性越大,根系的吸持容量也越大.吸持在根系上的菲的解吸率的大小顺序为活体根烘干根灭活根;大豆各处理根系小于相应的小麦根系.不同根系吸持菲的生物有效性与解吸结果一致,因此可以用解吸率评价其生物有效性.研究结果可为作物根系吸持PAHs的当季和后茬作物有效性评估提供依据.     

几种多环芳烃的植物吸收作用及其对根系分泌物的影响

采用水培试验方法,以多年生黑麦草(Lolium multiflorum Lam.)为供试植物,研究了芘、菲、苊和萘的植物吸收作用及其对根系分泌物的影响.结果表明,黑麦草能明显吸收富集多环芳烃(PAHs);随培养液中PAHs浓度的升高,其在黑麦草根和茎叶中的含量增大,且根的PAHs含量、富集系数要远大于茎叶.芘、菲、苊、萘污染胁迫下,黑麦草根系分泌物中可溶性有机碳、草酸和可溶性总糖的含量均高于无污染对照.供试污染浓度范围内,随着培养液中菲、苊、萘浓度提高,可溶性有机碳、草酸及可溶性总糖的分泌量增大;但在芘胁迫下,与污染对照相比,分泌量的增加幅度随着芘浓度的升高则呈先增大后减小的趋势.在较低污染强度下,供试PAHs对根系分泌物的促分泌效应由强到弱依次为芘、菲、苊和萘.4种PAHs对可溶性糖类的促分泌作用最强,其分泌量的增加幅度明显大于可溶性有机碳和草酸.     

天津地区表层土中芳香烃污染物化学组成及分布特征

分析了天津地区不同环境功能区土壤中多环芳烃污染物的化学组成及其分布状况,并对其可能的污染源作初步分析.结果表明,天津地区不同环境功能区表层土壤样品中均分布有多种类型的烃类污染物,已经检测到的多环芳烃化合物主要包括萘、苊、苊烯、联苯、菲、惹烯、芴、二苯并呋喃(氧芴)、二苯并噻吩(硫芴)、萤蒽、芘、(艹屈)、苯并芴、苯并蒽、苯并萤蒽、苯并芘、(艹屈)、二苯并[a,h]蒽、茚并[1,2,3-cd]芘、苯并[g,h,i](艹屈)、三芳甾烷等系列数100种单体化合物,含量较高的主要有菲、甲基菲、萤蒽、芘、(艹屈)等.这些化合物的组成存在地域上的差异,同一地区不同土地使用情况、不同周围环境的样品中多环芳烃的组成特征也存在较大的差别,表明土壤中多环芳烃的污染源比较复杂,其中主要包括矿物油输入、化石燃料燃烧及木柴燃烧产物等,不同环境功能区各种污染源的贡献存在一定差别.      

Concentration and source identification of polycyclic aromatic hydrocarbons and phthalic acid esters in the surface water of the Yangtze River Delta, China

The pollution from polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and phthalic acid esters (PAEs) in the surface water of the rapidly urbanized Yangtze River Delta region was investigated. Fourteen surface water samples were collected in June 2010. Water samples were liquid-liquid extracted using methylene chloride and analyzed by gas chromatography-mass spectrometry. Concentrations of PAHs and PAEs ranged 12.9-638.1 ng/L and 61-28550 ng/L, respectively. Fluoranthene, naphthalene, pyrene, phenanthrene, di-2-ethylhexyl phthalate, and di-n-butyl phthalate were the most abundant compounds in the samples. The water samples were moderately polluted with benzo[a]pyrene according to China's environmental quality standard for surface water. The two highest concentrations of PAHs and PAEs occurred in samples from Taihu Lake, Wuxi City and the western section of Yangchenghu Lake. Potential sources of pollution at S7 were petroleum combustion and the plastics industry, and at Yangchenghu Lake were petroleum combustion and domestic waste. Pollution in samples from the Beijing-Hangzhou Grand Canal originated from diesel engines. There were no obvious sources of pollution for the other water samples. These results can be used as reference levels for future monitoring programs of pollution from PAHs and PAEs.     

武汉城区土壤剖面多环芳烃的分布特征及来源分析

研究分析了位于武汉市城区附近的南望山土壤剖面样品.表层土壤检测到了美国EPA优控的16种多环芳烃,含量为991 ng/g.之外还检测到了联苯、苯并[e]芘、苝、二苯并呋喃、二苯并噻吩、惹烯以及一些多环芳烃的烷基取代物.多环芳烃含量随着深度的增加急剧降低.表层土壤以萤蒽、苯并萤蒽、芘、苯并[a]芘等为主,菲次之.与高环相...