活性炭表面酸性含氧官能团对吸附甲醛的影响

利用Bothem滴定法测定了化学浸渍处理的活性炭表面酸性含氧官能团浓度,研究表面酸性含氧官能团对甲醛吸附的效应。结果表明,HNO3浸渍处理能有效增大活性炭表面的羧基、酚羟基和内酯基浓度;H2O2浸渍处理主要增大了活性炭表面的酚羟基浓度;随着NaOH浓度的增大,活性炭表面的酚羟基、内酯基和羰基浓度大致呈先增大后减小的趋势,这是由于NaOH的化学清洗作用和酸碱中和反应所致;HNO3浸渍处理的活性炭表面的酸性含氧官能团浓度显著超过NaOH、H2O2浸渍处理的活性炭,而30%(质量分数)NaOH浸渍处理的活性炭和30%(体积分数)H2O2浸渍处理的活性炭吸附甲醛的饱和时间比HNO3浸渍处理的活性炭吸附甲醛最大饱和时间分别多4.0、1.5 h,说明酚羟基能够显著影响活性炭吸附甲醛的效果。     

Na2S·HNO3改性活性炭对水中低浓度Pb2+吸附性能的研究

采用回流蒸煮、微波焙烧的方法改性活性炭,通过Boehm滴定法、TG和FT-IR分析了改性前后活性炭表面官能团的变化情况.Boehm滴定表明:改性活性炭的总酸度、羧基、内酯基皆有增加;TG曲线中的多个失重峰说明了改性活性炭表面含氧基团的增加;FT-IR谱图上500～720 cm-1范围内新峰的出现说明了改性活性炭表面增加...     

硝酸氧化和负载铁氧化物改性活性炭催化臭氧化性能

采用硝酸氧化与硝酸铁负载对颗粒活性炭进行改性处理,研究了活性炭样品表面官能团的变化,分析了活性炭样品对酸性大红3R吸附和催化臭氧化能力,探讨了p H值与·OH捕获剂对催化臭氧化效果的影响。结果表明,硝酸改性后活性炭表面羧基、内酯基、酚羟基以及总官能团的含量均明显增加,其中羧基增幅最大;负载铁氧化物后,活性炭表面官能团数量有所降低。活性炭样品化学吸附性能随官能团含量的增加而增强。催化臭氧化对酸性大红3R的氧化降解效果明显优于单独臭氧化。增加表面官能团含量可以加速催化臭氧化反应,但反应速率随着表面官能团消耗而降低;负载金属组分具有更为稳定和有效的催化臭氧化活性。活性炭催化臭氧化性能在碱性条件下明显优于酸性条件,且随着p H值升高而提高。投加·OH捕获剂(Na2CO3)后,其对·OH的消耗使得催化臭氧化效果显著下降。     

化学改性对活性炭吸附磺胺甲恶唑和布洛芬的影响

以5种化学改性剂(NH3、HCl、H2SO4、HNO3和H2O2)对活性炭进行改性,考察了化学改性对活性炭吸附磺胺甲恶唑(SMX)和布洛芬(IBP)的影响,并结合活性炭改性前后孔结构和表面化学性质的变化特征,利用Pearson相关性分析法,分析了活性炭各项理化指标与其吸附量之间的相关性。结果表明,与原炭相比,各种改性炭对SMX和IBP的吸附能力均有较大幅度提高,24 h时吸附量分别提高了36%~59%和8%~42%。活性炭的比表面积、孔容等物理性质与吸附量的相关系数绝对值均在0.4以内,表现为弱相关。对于SMX,活性炭的羧基官能团与吸附量相关系数r值在0.6~0.8之间;对于IBP,羧基、内酯基分别在吸附的前期和中后期与吸附量表现为强正相关,r达到0.6~0.8以上。本研究中活性炭的表面含氧官能团对其吸附能力表现出更为显著的影响。     

不同预处理方法对活性炭纤维结构和吸附性能的影响

以商品活性炭纤维为原材料,采用水洗和HNO3、H_3PO_4和HF酸洗方法对其进行预处理。利用扫描电镜、比表面积测定仪及傅立叶红外光谱仪对其表面形貌和结构进行表征,并通过测定灰分含量、碘值和苯酚值考察其吸附性能。结果表明:预处理后活性炭纤维的形状和尺寸变得相对规整,表面酸性官能团数量增加,吸收谱峰变得尖锐,比表面积和总孔容增大。HF水浴去灰分效果最佳可达84.8%;H_3PO_4活化炭化的碘和苯酚吸附值最高,分别为1 925 mg/g和226 mg/g;而HNO3活化会造成表面刻蚀,碘和苯酚吸附值最低。确定H_3PO_4活化炭化为本实验最佳预处理方法。     

饱和粉末活性炭电化学再生研究

采用电化学再生法对吸附处理染料废水产生的饱和粉末活性炭(PAC)进行再生,以NaCl为电解质,考察了电源类型、pH、再生时间、电压和NaCl浓度对活性炭再生率的影响,并对活性炭表面酸性含氧官能团进行测定。结果表明:(1)在pH=1、直流电压为6V、NaCl为6g/L、再生90min的最佳条件下,采用单室反应器,饱和PAC再生率达到59.09%。(2)电极循环伏安曲线结果表明,饱和PAC电极表面发生氧化反应,与主电极直接和间接氧化共同作用,使活性炭表面吸附的污染物降解。活性炭表面酸性含氧官能团滴定和红外光谱测试结果进一步表明,电化学再生法使活性炭表面基团得到恢复。     

污水处理中腐殖质的来源及其演变过程

污水中往往含有较多腐殖质和其前体物质,主要是动、植物残体以及它们被微生物分解后的有机质。腐殖质由胡敏酸(俗称腐殖酸)、富里酸和胡敏素组成,其分子结构主要以芳香环作为骨架,同时存在一定数量的多环环烷烃、含氮杂环,且在芳香环上还含有大量多种含氧官能团,包括羧基、酚羟基等。在污水处理过程中,沉砂池与初沉池可去除少量腐殖质;二级生物处理过程中微生物很难降解腐殖质,它们主要被活性污泥吸附而转移至污泥中;厌氧消化过程中,外源腐殖质沿程可能发生结构和形态变化,腐殖化程度会有所提高,同时还可能会有其前体物或细胞形成少量内源腐殖质生成。腐殖质结构中羧基、酚羟基等官能团会抑制厌氧水解过程,导致甲烷产率降低;原位金属离子可钝化腐殖质活性官能团,屏蔽其抑制水解作用。为此,需要研究污泥腐殖质在厌氧消化过程的演变规律,探知腐殖质化学与光谱特征,特别是羧基与酚羟基含量变化特征。     

改性稻草秸秆活性炭的制备及其对SO_2的吸附

以稻草秸秆为原料,在N2氛围中制备活性炭。利用TG/DTG、Boehm滴定、BET比表面积测试、活性炭的工业分析对秸秆在200、300、400、500℃下制备的活性炭形态及其表面化学性质进行了表征。分别比较了原生秸秆、炭化秸秆、乙二胺基秸秆、乙二胺基炭化秸秆用于脱除SO_2气体的吸附效果。结果表明:活性炭的炭化得率是随着温度升高而不断下降;随着炭化温度升高,活性炭的pH值、灰分也随之增加,挥发分含量则不断下降,活性炭表面的酸性官能团减少、碱性官能团增多;乙二胺基炭化秸秆的脱硫效果明显,饱和硫容达到了176.4 mg·g-1。通过研究得出将改性稻草秸秆活性炭应用于烟气脱硫是可行的。     

孔结构和表面化学性质对活性炭吸附性能的影响

测定了室温下3种活性炭(GAC-C、GAC-P和GAC-T)对CO2、CH4和N2的吸附性能,并对颗粒活性炭孔结构和表面化学性质进行了表征,探讨了孔结构和表面化学性质对活性炭吸附性能的影响。结果表明:由于吸附机理、孔结构、表面含氧官能团和分子极性的差异,CO2、CH4和N2在活性炭上的饱和吸附量和吸附常数的关系为CO2>CH4>N2;CH4和N2的饱和吸附量主要受活性炭微孔孔容的影响,N2和CO2饱和吸附量的差异分别是由0.572～2.0 nm的微孔和0.4～6 nm的孔引起的;CH4吸附常数主要受较大中孔和大孔影响,N2吸附常数与微孔密切相关,大孔对CO2的吸附常数影响最大。     

焦化废水生物处理尾水的活性炭吸附及条件优化研究

国内焦化企业废水生物处理尾水中COD、色度等指标超标的现象大多是由残留的难降解有机物造成的。针对这种现象,通过采用不同种类和孔结构的活性炭、改变炭表面化学性质、优化吸附环境3种方式对生物处理尾水中的COD成分进行强化吸附,考察炭型、表面化学性质及pH值等因素的影响,以明确焦化废水吸附法深度处理的合理炭型及其优化的条件。把已稳定运行的1 320 m3/d处理规模焦化废水A/O/H/O工艺实际工程生物处理尾水作为研究对象,试验了13种活性炭品种的吸附去除COD及色度的效果,发现甲基蓝值和丹宁酸值大的炭型其吸附容量高;而某一种炭样的吸附特性实验中,不同化学改性时表面酸性官能团含量少的活性炭有利于提高其吸附容量,低pH值条件的吸附能力高于碱性条件,曝气混合方式能够缩短吸附平衡时间。经过优选的活性炭在适宜的反应条件下能够将焦化废水生物处理尾水中的COD值及色度值分别降低至60 mg/L及20倍以下,在较低的运行费用条件下使出水达到工业循环冷却水的水质要求。     

粉煤灰对水溶液中磷的吸附性能及机理

以粉煤灰为吸附剂去除溶液中的磷,考察了其吸附除P动力学特征、热力学特征以及溶液初始pH和粉煤灰投加量对吸附除P效果的影响,并对其吸附除P机理做了初步探讨。结果表明,在给定实验条件下,粉煤灰对P具有较好的去除效果,随着初始P浓度从10 mg/L升高到80 mg/L,平衡吸附量为0.46～2.44 mg P/g粉煤灰,吸附效率从92.2%降低至61.1%;对不同浓度的含P溶液,粉煤灰最适用量为0.6～1.5 g粉煤灰/mg P;相同反应条件下,当温度由25℃升高到45℃时,P初始吸附速率提高了3倍;粉煤灰对P的吸附过程能够较好地拟合Langmuir、Freundlich及D-R吸附等温模型,相关系数均在0.98以上。通过对吸附饱和的粉煤灰进行解析实验发现,初始P浓度较低(<50 mg/L)时,以化学吸附为主,而在初始P浓度较高(>80 mg/L)时,则以物理吸附为主。     

微波加热对活性炭表面基团及其对SO2吸附性能的影响

采用了微波加热技术,通过在不同微波功率和辐射时间条件下对不同粒径活性炭进行改性,研究了改性前后活性炭的表面化学基团、元素组成的变化,以及对SO2吸附性能的影响.结果表明,经过微波改性后活性炭的SO2吸附性能大为提高,微波功率是影响改性活性炭脱硫性能的主要因素.活性炭经微波热处理后,酸性基团发生分解,表面含氧量减少,碱性特征增强,是吸附性能增加的主要原因之一.     

微波辅助空气氧化水溶液中的PCP

采用活性炭为催化剂,对微波辅助空气氧化水溶液中的五氯酚进行了处理研究.考察了活性炭投加量、微波功率、辐射时间和通气量对溶液中五氯酚的去除率的影响.结果表明,在通气量为0.2 L/min,微波功率800 W和微波辐射60 min时,五氯酚的去除率可达到90%以上;对微波辐射前后的滤液进行紫外扫描和pH分析,可证实五氯酚被降解.     

改性粉煤灰对糖蜜废水的吸附效果及机理

采用改性粉煤灰(MCFA)吸附糖蜜废水中的有机污染物,对吸附行为和机理进行了考察和分析。结果表明,MCFA投加量为30 g/L及pH为5.0的优化条件下,COD去除率为88.6%,饱和吸附量为89.7 mg COD/g MCFA。准二级方程能更好地描述糖蜜废水在MCFA上的吸附动力学。颗粒内扩散方程结果表明孔扩散并非唯一的速度控制步骤。吸附平衡表明,Freundlich等温线最符合吸附模式,为优惠吸附。D-R模式中的吸附自由能Ea值推断更可能是物理吸附而不是化学吸附。吸附热力学参数ΔG0(<0)、ΔH0(5.130 kJ/mol)和ΔS0(19.936 J/(mol.K))表明MCFA对糖蜜废水的吸附过程为可行的,自发性的吸热反应。     

改性粉煤灰处理低浓度含磷废水的研究

以酸改性粉煤灰为吸附剂,处理低质量浓度(1 mg/L左右)磷酸盐溶液,探讨了改性剂的种类、改性剂用量、吸附剂用量、反应时间、pH以及温度对除磷效果的影响.结果表明:(1)经过酸改性后粉煤灰的磷去除率显著提高,而且硫酸改性粉煤灰的除磷效果更好,磷去除率最高可达97.68％.(2)最佳条件:选择硫酸用量为5 mL/g进行改性,硫酸改性粉煤灰投加量为2.0g,反应时间为60 min,pH为7.2～10.8,温度为25℃(即室温).(3)改性粉煤灰对磷的吸附更符合Freundlich吸附等温模型,既有物理吸附,也有化学吸附,并以Ca、Mg氧化物与磷形成磷的沉淀物为主.     

一株产絮酵母菌废菌体对Cd2+的吸附特性

将一株产絮酵母菌(编号B-02号)发酵后的废菌体制成生物吸附剂,研究该生物吸附剂对废水中Cd2+的生物吸附特性。结果表明:(1)pH值对Cd2+会产生较大的影响,偏酸性(pH=4～6)条件利于吸附;该吸附剂对Cd2+吸附速率较快,8～10 min就可达到吸附平衡;(2)吸附剂的吸附动力学符合二级动力学模型,吸附Cd2+的实验数据对Langmuir等温式的拟合情况良好,吸附剂吸附Cd2+的最大吸附量为70.752 mg/g。用0.5 mol/L HNO3对吸附Cd2+的酵母菌进行解吸,解吸率可达89.7%。     

粉煤灰协同微波-Fenton氧化法处理活性艳蓝KN-R染料废水

以粉煤灰联合微波-Fenton氧化工艺处理活性艳蓝KN-R生产废水,考察了粉煤灰投加量及吸附时间对处理效果的影响,并通过正交实验对微波-Fenton工艺参数进行了优化。实验结果表明,粉煤灰絮凝吸附与微波-Fenton氧化具有协同效应;在粉煤灰投加量为40 g/L,搅拌吸附时间为20 min,滤液pH值为4,Fe2＋和H2O2投加量分别为3.6 mmol/L和0.15 mol/L,微波功率为200 W,辐射反应时间为4 min的优化条件下,染料废水的处理效果最好,COD和色度的去除率分别达到90.90%和99.98%。     

改性活性炭对石煤提钒废水中低浓度NH_3-N和V等的吸附

为研究石煤提钒离交尾水的深度处理技术,利用质量分数为1%、5%和10%的过氧化氢溶液对ZWY15型活性炭进行改性,得到3种改性活性炭即1%AC、5%AC和10%AC;探讨其对该废水中低浓度的NH3-N、V等的吸附效果。实验结果表明：AC或改性AC的加入可使废水的碱度升高,随着吸附时间及吸附剂投加量的增加,升高幅度增大,且不同改性AC对废水碱度提高的幅度不同;相较于未改性活性炭,过氧化氢改性活性炭对V的吸附效果明显提高,去除率最大可提高30%,对NH3-N的去除率提升约11%;当投加量为60 g/L时,10%AC可使废水中V的浓度降低至1.88 mg/L,此时废水中Cr、Cd和Zn的浓度分别降低至0.006、0.010和0.036 mg/L,均低于《钒工业污染物排放标准》（GB26452-2011）所规定的排放限值。     

铁屑粉煤灰组合处理含磷废水

实验研究了铁屑粉煤灰组合处理含磷废水的除磷效果.通过单因素实验,考查了铁屑粉煤灰质量比、反应时间、pH值和投加量对除磷效果的影响.实验结果表明,该法除磷的最优条件为铁屑和粉煤灰的质量比为2∶1,反应时间为20 min,pH值为6,投加量为20 g/L.在最优实验条件下磷的去除率达到了97.5％.对比了该法和粉煤灰吸附法与传统铁屑法的除磷效果.与单一粉煤灰吸附法和传统铁屑法除磷的结果相比较,铁屑粉煤灰组合除磷的方法具有明显优势.