柚子皮制备生物炭吸附苯酚的特性和动力学

廉价的柚子皮作为原材料制备生物炭吸附剂对含苯酚废水进行吸附研究。扫描电镜结果表明,柚子皮制备的生物炭具有较好表面吸附空间结构,比表面积测定为261.69 m2/g。此外,能谱对柚子皮生物炭元素分析发现,生物炭主要含有C、O、P、K,这些是生物质特点。红外对柚子皮生物炭分析发现生物炭含有羟基、氨基、羰基、羧基、磷酸酯或者硫酸酯等活性基团,这些是吸附苯酚的特性官能团。在初始浓度为100 mg/L,投加量为3 g/L,中性pH,30℃条件下吸附30 min后柚子皮生物炭对苯酚的去除率达到76.4%。伪二级动力学方程能很好地拟合柚子皮生物炭对苯酚的吸附过程。同时,Langmiur和Freundlich等温方程在整个温度都能较好地拟合数据,在30℃时,Langmuir理论最大吸附容量可达到49.75 mg/g。通过实际废水应用实验,表明柚子皮生物炭是一种有潜力可用于高浓度含酚废水的处理的有效材料。     

葡萄籽提取液还原制备生物炭负载纳米铁对水中As(Ⅲ)的去除性能及机理

利用植物提取液绿色合成的纳米铁,具有绿色环保、成本低廉等优点。本文采用葡萄籽提取液作为还原剂和稳定剂,风车草生物炭为载体,制备了生物炭负载纳米铁(CBC-nZVI),用于去除废水中的As(Ⅲ)。结果表明,纳米铁(nZVI)成功负载于生物炭表面,具有较大的比表面积和孔体积;随着反应时间的延长,溶液温度的升高,CBC-nZVI投加量的增加和溶液初始pH的增大,CBC-nZVI对As(Ⅲ)的吸附量不断增大;Langmuir等温吸附模型能更准确地描述CBC-nZVI对As(Ⅲ)吸附行为,CBC-nZVI对As(Ⅲ)去除过程符合准二级动力学模型,表明CBC-nZVI对As(Ⅲ)的吸附是单层吸附,以化学吸附为主。ESR表征结果表明CBC-nZVI在有氧反应体系中生成了·OH,反应过程中,As(Ⅲ)大部分被氧化为毒性较低的As(Ⅴ),通过吸附、氧化还原和共沉淀实现As(Ⅲ)的最终去除。     

银杏叶生物炭对亚甲基蓝的吸附特性

以银杏叶为原料,在700℃下热解制备银杏叶生物炭(GBBC),研究其对溶液中亚甲基蓝(MB)的吸附。考察了pH、吸附时间、GBBC投加量等对吸附结果的影响。实验结果表明:GBBC是一种很好的吸附剂,适用的pH范围宽(2~12),达到吸附平衡时间短(30min);在初始MB质量浓度为50mg/L、GBBC投加量为2.0g/L时,对溶液中MB的去除率达99.2%。吸附过程符合准一级动力学模型(R~2=0.982 9),颗粒内扩散模型拟合结果进一步表明GBBC对MB的吸附受表面吸附和颗粒内扩散共同主导。等温吸附模型拟合发现,Langmuir-Freundlich模型能很好地描述GBBC对MB的吸附行为(R~2=0.989 1)。可见,GBBC是一种去除废水中MB的高效吸附剂。     

磁性水滑石/生物炭复合材料的制备及其对水溶液中磷的吸附性能

以芦苇秸秆生物炭为基体,制备了磁性水滑石/生物炭复合材料(Fe3O4-Mg/Al-LDH/BC)。考察不同pH、Fe3O4-Mg/Al-LDH/BC投加量、初始磷浓度、吸附时间以及反应温度对Fe3O4-Mg/Al-LDH/BC吸附磷的影响。结果表明:Fe3O4-Mg/AlLDH/BC对磷的吸附符合准二级动力学模型和Freundlich模型,吸附过程是自发的吸热反应。在最佳的实验条件下(Fe3O4-Mg/Al-LDH/BC投加量为5.0g/L,磷初始质量浓度为20 mg/L,pH为6.0,温度为30℃,吸附时间为120 min),Fe3O4-Mg/AlLDH/BC对磷的去除率可达99.24%,该材料是一种新型高效的磷吸附材料。     

壳聚糖/磁性生物碳对重金属Cu(Ⅱ)的吸附性能

以丝瓜络为原料制备壳聚糖/磁性生物炭(CMLB),并研究了改性前后的生物炭对重金属Cu(Ⅱ)的吸附性能。结果表明,改性后的生物炭包含γ-Fe_2O_3纳米颗粒,颗粒尺寸均匀,大小一致。CMLB对Cu(Ⅱ)的吸附量为54.68 mg·g~(-1),高于原始生物炭(LB)、磁性生物炭(MLB)的吸附量,且能够达到壳聚糖吸附量的86%。整个吸附过程在18 h达到平衡,在pH=5.8±0.1有较好的吸附效果。吸附反应动力学可采用准二级动力学方程拟合,吸附等温线符合Freundlich模型。CMLB吸附Cu(Ⅱ)的机制下包括离子交换、物理吸附和共沉淀。CMLB材料在处理废水后,利用磁铁可将材料从水中分离。CMLB可作为一种吸附剂有效去除水中的重金属,应用前景广阔。     

盐酸改性松针生物炭对磺胺甲(噁)唑的吸附性能

以松针为原料,使用盐酸活化制备获得松针生物炭(PBC),将其用于吸附去除水体中的磺胺甲噁唑(SMX)。分别考察了投加量、pH、吸附时间、阴离子浓度等因素对PBC吸附性能的影响,采用吸附动力学模型和吸附等温模型对吸附过程进行了拟合分析。FT-IR、SEM和BET表征结果证明,经盐酸活化后的松针生物炭表面疏松多孔,含有羧基和羟基等含氧官能团。吸附实验结果表明:当PBC投加量为0.4 g·L~(-1)时,吸附60 min后SMX去除率可达97.1%;当pH为4.0～8.0时,随着pH升高,PBC对SMX的去除率下降;CO_3~(2-)和HCO_3~-对吸附反应起抑制作用,CO_3~(2-)抑制作用更强,SO_4~(2-)对吸附过程影响较小;PBC对SMX的吸附可用准二级动力学方程来描述,与Freundlich等温方程式拟合度更好(R~20.98);热力学数据表明PBC对SMX的吸附过程是自发的吸热反应;5次实验后PBC对SMX的去除率仍在40%以上。考虑到PBC吸附效果好,可重复利用,说明PBC具有良好的应用前景,研究可为水污染治理的应用提供参考。     

城镇有机垃圾热解生物炭对水中亚甲基蓝的吸附

热解是一项极具前景的城镇垃圾资源化处理技术,对热解产物的合理利用有助于热解技术的推广应用。以1套垃圾分选、热解工程设备产生的生物炭为原料,研究生物炭对水中亚甲基蓝的吸附效果,分析吸附动力学和吸附等温线;通过红外光谱、比表面积、孔径及微观形貌的表征方法阐释其吸附机理,并进行经济性分析。结果表明,生物炭对亚甲基蓝的去除率随生物炭投加量的增加而增加,随亚甲基蓝溶液初始浓度的增加而降低,在pH为9时达到最高。生物炭对亚甲基蓝的吸附过程符合准二级动力学方程和Langmuir吸附等温线方程,为单分子层吸附,最大吸附量为35.7 mg·g~(-1)。生物炭具有较强的非均质性,其对亚甲基蓝的吸附主要发生在微孔中,且亚甲基蓝与生物炭表面的O—H、NH~(3+)、NH_2、C—O等基团发生了作用,说明亚甲基蓝在生物炭表面的吸附受生物炭孔结构和化学性质2个方面的影响。生物炭的制备过程可产生446～708元·t~(-1)的经济效益,作为废水处理的吸附剂具有较好的应用前景。     

牛粪生物炭对Cd~(2+)的吸附影响因素及特性

为了考察以牛粪为原料制备的生物炭对水溶液中Cd2+的吸附效果,进行了吸附影响因素、吸附等温线和动力学研究。结果表明,当热解温度为700℃、投加量为20 g/L、溶液初始pH为5、水溶液Cd2+初始浓度为10 mg/L、吸附平衡时间为60 min和溶液温度为25℃时,对Cd2+的吸附效果最佳,Cd2+去除率可达99%以上。提高溶液温度有利于吸附。降低生物炭热解温度和投加量对吸附效果影响不大。Langmuir方程能更好地拟合生物炭对Cd2+的吸附等温过程,吸附过程符合准二级动力学方程。牛粪生物炭是性能优良、价格经济的水溶液中Cd2+的吸附剂。     

造纸污泥制备功能吸附材料及其对Cu2+吸附性能的研究

以造纸污泥为原料,利用热解的方法制备生物炭,然后用氢氧化钠对其改性,得到功能吸附材料(SAM),探讨了SAM对Cu~(2+)的吸附性能及其影响因素。采用扫描电镜(SEM)、红外光谱等手段揭示了SAM吸附Cu~(2+)的机理。结果表明:造纸污泥在300℃热解2h,然后用5mol/L的氢氧化钠改性,可制备得到对重金属具有良好吸附性能的SAM;当100mg/L的Cu~(2+)模拟废水的pH为6～7时,SAM投加量为0.010 0g/mL下Cu~(2+)去除率为99.15%,SAM投加量为0.002 5g/mL下SAM的吸附量为28.788mg/g;SAM吸附Cu~(2+)符合Langmuir吸附等温模型,属于单分子层吸附,其吸附机理主要表现为化学吸附,即SAM中含有丰富的羟基官能团,Cu~(2+)能与羟基形成稳定的络合物,通过化学键固定在SAM的表面及孔内,从而达到去除模拟废水中Cu~(2+)的效果。     

热活化硅酸钙对水溶液中磷吸附动力学研究

将硅酸钙进行高温热活化后作为吸附剂,研究了其对水溶液中磷酸盐的吸附动力学特性,考察了热活化硅酸钙投加量、溶液pH对磷去除效果的影响,并对其动力学特性进行了研究。结果表明,投加量为6g/L,pH为8时磷去除率可达99%以上;热活化硅酸钙对磷酸盐吸附过程符合准二级动力学方程和颗粒内扩散方程,其准二级吸附速率常数随磷酸盐浓度的增大而减小;而颗粒内扩散速率常数随磷酸盐浓度的增大而增大,吸附速率主要受颗粒内扩散控制。     

生物炭固定微生物对草甘膦的去除效果研究

以芦苇生物炭为载体固定草甘膦降解微生物制备复合材料.将材料加入到草甘膦培养液中,探究单一生物炭 、游离微生物和复合材料去除草甘膦的效果和机理.结果表明:草甘膦会抑制微生物生长,72 h去除量为19.52～26.71 m g;生物炭对草甘膦的去除量随草甘膦初始浓度提高而增大,72 h去除量为23.56～32.78 m g...     

煤质炭制备条件的优化及对酚类吸附性能与吸附动力学

KOH为活化剂,正交实验方法优化了煤质炭的制备条件。对2种酚类有机物苯酚、氯苯酚进行了静态吸附,观察了温度、时间、初始浓度及投加量对吸附性能的影响,优化了吸附条件。实验数据与Langmuir、Freundlich和Temkin吸附等温线进行了拟合,并对准一级、准二级动力学模型和内扩散模型拟合。结果表明,优化得煤质炭制备条件为:碱碳质量比3∶1,浸泡时间12 h,活化时间80 min,活化温度800℃。在温度为25℃,投加量为0.05 g时,苯酚的平衡时间为60 min,初始浓度为200 mg/L时的吸附量为58.89 mg/g;氯苯酚的吸附平衡时间为90 min,初始浓度为300 mg/L时的吸附量为84.32 mg/g。煤质炭对苯酚的吸附过程与Langmuir吸附等温线,氯苯酚的吸附过程与Temkin吸附等温线拟合得较好。二级动力学模型能够较好地描述这2个吸附过程,且颗粒内扩散不是唯一的速率控制步骤。     

纳米铁改性生物炭制备及其对含铬废水的吸附性能

本文针对废水中Cr(Ⅵ),以市政脱水污泥为原料,通过液相还原技术成功制得纳米铁改性污泥基生物炭(nZVI/BC),并考察了nZVI/BC对水中Cr(Ⅵ)的吸附性能和可能的吸附机理。表征结果表明,零价铁颗粒成功负载到生物炭表面且无明显团聚现象。吸附实验结果表明,初始pH、溶液初始Cr(Ⅵ)质量浓度对Cr(Ⅵ)的去除效果均有显著影响。nZVI/BC对Cr(Ⅵ)的吸附过程可以使用伪二级(PSO)吸附动力学模型拟合。吸附等温线拟合分析结果表明,nZVI/BC对Cr(Ⅵ)的吸附性能优于nZVI和BC。Cr(Ⅵ)的去除机制可能涉及其在nZVI/BC表面的化学还原,此外,nZVI/BC抗氧化性较强,且在一定条件下可实现再生处理。总体而言,作为一种环境友好型材料,nZVI/BC的应用为废水中Cr(Ⅵ)的去除可提供良好途径。     

改性棉铃壳对水中刚果红的吸附性能

通过甲醇酯化制备改性棉铃壳吸附剂,利用红外光谱仪、扫描电镜等表征了改性前后棉铃壳表面结构和官能团变化情况,考察了改性棉铃壳投加量、刚果红初始浓度和溶液pH等因素对改性棉铃壳吸附水中刚果红的性能影响,并通过实验分析了改性棉铃壳对水中刚果红吸附动力学。结果表明,改性后棉铃壳表面官能团明显改变,表面光滑、致密。改性棉铃壳对刚果红的吸附效果较未改性棉铃壳明显提高,增加刚果红初始浓度和吸附时间可以增加改性棉铃壳对刚果红的吸附量。在溶液pH为6、吸附剂投加量为20 g·L-1,吸附时间为120 min时,刚果红的去除率可达79.1%。改性棉铃壳对刚果红的吸附过程符合Lagergren准二级动力学模型,吸附过程属于化学吸附,吸收速率受表面扩散和颗粒内扩散控制。     

铁铜改性稻壳炭对双氯芬酸钠吸附性能

以稻壳为原料制备铁铜改性生物炭(FCBC300),采用扫描电子显微镜、元素组成分析仪、X-射线衍射光谱仪、傅里叶红外光谱仪对其进行了系列基础理化性质表征,通过批量吸附实验研究了FCBC300在不同pH和干扰离子及有机物腐殖酸(HA)等条件下对双氯芬酸钠(DCF)的去除效果和吸附机制。结果表明,改性后稻壳炭表面负载Fe₃O₄、γ-Fe₂O₃和CuO,芳香性增强、亲水性降低,对DCF的吸附性能大幅度提升。pH=5～9条件下,改性稻壳炭对DCF的吸附量约是未改性稻壳炭的20倍,吸附机制以静电作用为主;PO₄^3-的存在对吸附几乎无影响,SO₄^2-、Cl^-和HCO₃^-对DCF的去除虽有轻微抑制作用,但去除率下降幅度均低于5%,HA存在则明显抑制吸附能力;FCBC300对DCF的吸附过程,更符合准一级动力学模型和Langmuir等温吸附模型,预测最大吸附量为4...     

尿素改性生物质炭吸附水中氨氮研究

利用尿素对小麦秸秆生物质炭进行改性,用于吸附水中氨氮。研究了尿素添加量、pH、改性生物质炭投加量、共存阳离子等因素对改性生物质炭吸附氨氮的影响,并研究了吸附的热力学和动力学机制。结果表明,1.00g未改性生物质炭中添加2.4g尿素时制备得到的改性生物质炭UBC-4对氨氮吸附能力最好,零电荷点相比改性前明显降低。处理20mL 60mg/L的氯化铵溶液,UBC-4最佳投加量为0.20g,最适pH为8。实际废水处理中应考虑Na+、Mg2+等共存阳离子对UBC-4吸附氨氮的竞争吸附作用。Langmuir方程能较好地拟合UBC-4对氨氮的吸附等温过程,准二级动力学模型能较好地描述其动力学过程。吸附为自发的吸热过程,主要机制是物理吸附。     

芦苇生物炭复合载体固定化微生物去除水中氨氮

为了去除水体中的氮素并实现水生植物的有效利用,以芦苇生物炭为无机载体,结合海藻酸钠(SA)、聚乙烯醇(PVA)作为复合载体,固定驯化后的硝化污泥制成固定化颗粒,去除水中氨氮。通过考察固定化颗粒机械强度、酸碱稳定性及传质性能,探究了生物炭添加量及生物炭粒径对固定化颗粒降解氨氮性能的影响。结果表明,芦苇生物炭有丰富的孔结构,表面含有较多的含氧官能团和胺基、磺酸基、羧基和酰胺基等基团,从而具有良好的吸附性能以及较强的酸碱缓冲能力,有利于微生物的黏附和增殖。以添加芦苇生物炭作为复合载体,固定化颗粒的破损率降低了2.4%,酸碱稳定性和传质性分别提升12.5%和55.8%;在72 h内,可以使氨氮降解率达到96.3%。此外,不同粒径生物炭的固定化颗粒对氨氮的吸附量有显著影响,随着生物炭粒径从0.60 mm减小至0.15 mm,氨氮的最大吸附量可以从0.30 mg·g~(-1)增加到0.46 mg·g~(-1)。因此,在固定化微生物的载体中添加生物炭,可以提升固定化颗粒性能,打通微孔孔道从而有利于基质的运输和扩散;同时减小生物炭粒径,为微生物提供更多的吸附位点,从而显著提高固定化微生物对氨氮的降解能力。     

生物炭固定化解磷菌对Pb2+的吸附特性

以小麦秸秆和活性污泥为原料,在3种温度下热解制备生物炭,使用傅立叶红外光谱(FTIR)和扫描电镜(SEM)对其结构和性能进行表征,探究了以不同生物炭为载体,以解磷菌为固定化菌株制备的固定化微生物对Pb~(2+)的吸附能力,同时研究了吸附时间和热解温度对固定化微生物吸附Pb~(2+)的影响。结果表明:小麦秸秆生物炭较活性污泥生物炭的表面官能团更为丰富,且小麦秸秆生物炭的芳香化程度随热解温度升高而增加;随着热解温度的升高,小麦秸秆生物炭的微孔逐渐发展,孔壁变薄,孔隙结构更为发达;以700℃热解的小麦秸秆生物炭为载体制备的固定化微生物(IBWS700)对Pb~(2+)的吸附量最高,对Pb~(2+)的吸附量可达89.39mg/g;IBWS700对Pb~(2+)的吸附动力学符合准二级动力学方程;IBWS700对Pb~(2+)的吸附可以用Langmuir模型较好地拟合。     

混凝-活性炭-膜工艺处理黄磷化工渗滤液的研究

采用混凝-活性炭-膜工艺对黄磷化工渗滤液进行处理,重点考察了该工艺对有机物的去除机制.实验结果表明,混凝剂硫酸铝的投加量为0.2g/L时,渗滤液中各污染物去除率较好;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的影响,吸附等温线更符合修正的Freundlich模型,拟二级动力学模型能更好地定量描述有机物在颗粒活性炭上的吸附过程;膜处理进一步提高了剩余有机物和其他污染物的去除率.     

生物炭/铁酸镧磁性复合材料的制备及对亚甲基蓝的吸附性能

为获得吸附性能良好、便于回收利用的新型吸附剂以处理染料废水,采用超声辅助溶胶-凝胶法将铁酸镧(LaFeO_3)经过一步热解负载于生物炭制得生物炭/LaFeO_3磁性复合材料(BC/FL)。其表面形态、结构和组成分析表明:BC/FL的比表面积、总孔容及平均孔径分别为34.67m2/g、0.041cm3/g和7.82nm,磁饱和强度达到40.283A/m,表面含有C=O、C=C=N、C≡C等官能团。批量吸附实验表明,25℃下,当亚甲基蓝(MB)的初始质量浓度为30mg/L时,BC/FL的最佳投加量为1.5g/L,吸附反应在120min达到平衡,去除率可达92.3%,且吸附效果基本不受pH影响。BC/FL对MB的吸附符合准二级动力学模型,Langmuir模型可描述其等温吸附过程。化学吸附占主导地位,主要机理为静电吸附、氢键和π-π共轭作用。吸附反应为单分子层吸附且为自发的吸热过程。