低温净化氮氧化物的改性活性炭材料

针对活性炭室温净化NO₂过程中生成NO的问题,分别用还原性物质和强氧化性物质对活性炭进行了改性研究,并分析了NO的生成原因和各种改性材料处理氮氧化物的作用机理。金属氧化物改性活性炭性能最好,室温条件下,对NO₂的净化效率在20 h内保持在98%以上,NO生成量为活性炭处理时的1/2弱。     

锌-胺改性氢氧化锆对氮氧化物的净化性能及其净化机理

通过向氢氧化锆(Zr(OH)₄)颗粒表面浸渍负载活性组分Zn、三乙烯二胺(triethylenediamine,TEDA)和Zn-TEDA,分别研究了Zn和TEDA单独或同时改性的Zr(OH)₄对NO₂的净化性能及净化机理,探讨了Zr(OH)₄基体、Zn和TEDA 3种组分与NO₂及所生成的NO之间的相互作用机制。结果表明：同时负载质量分数为4%的Zn和6%的TEDA,可使Zr(OH)₄对NO₂的净化能力得到显著提升,改性后材料的穿透时间可达84 min,NO₂穿透吸附量可达24.8 mg·cm⁻³,NO释放比例降低至6%;Zr(OH)₄基体主要通过表面端式羟基与NO₂形成硝酸盐和亚硝酸盐,从而将其脱除,活性金属组分Zn主要作为表面碱性吸附位点提供辅助作用,而有机胺TEDA则能够催化NO₂的表面水解反应,使之转变为酸性更强的HNO₃和HNO₂,进而得到快速消除;当负载Zn和TEDA时,基体、金属和有机胺可进行有效配合,形成的协同效应对材料的NO₂净化性能产生了显著的提升效果,在延缓NO释放的同时大幅降低了NO的生成比例。以上研究结果可为新型氮氧化物净化材料的设计制备提供参考。     

卤化铵改性竹炭对单质汞吸附性能的影响

为了研究廉价吸附剂竹炭的脱汞性能,将经过CO2活化并采用NH4Cl、NH4I超声浸渍改性的竹炭（BC）应用于单质汞的吸附,并对比不同负载量的NH4Cl以及NH4I改性和温度等因素对竹炭的汞脱除性能的影响。采用了元素分析、扫描电镜分析、XPS表征、比表面积及孔径分布等对材料进行研究。结果表明,NH4Cl和NH4I改性显著提高竹炭的脱汞能力,并且在同等条件下NH4I改性剂效果优于NH4Cl。研究表明提高负载量会造成吸附材料孔堵塞,但在0~8wt.%的负载量情况下,孔道的堵塞不足以抵消化学吸附带来的积极作用,表明改性竹炭对汞的吸附主要表现为化学吸附。同时改性竹炭存在随着温度升高其吸附效率先降低后升高的趋势,暗示竹炭对汞的吸附在低温时物理吸附占优势,温度升高时化学吸附占优势。     

Fe/Mg负载改性竹炭去除水中的氨氮

用MgCl2溶液、FeCl3溶液浸渍对竹炭进行改性,以BET比表面积和SEM-EDS对其进行表征。通过静态吸附实验,研究改性竹炭对氨氮的吸附特性以及吸附时间、初始氨氮浓度、pH值和磷存在等因素对改性竹炭吸附氨氮能力的影响。实验表明,用氯化镁和氯化铁对竹炭进行改性,可使竹炭表面化学性质和物理结构特性同时发生变化;未改性竹炭与改性竹炭对氨氮的吸附量大小依次为:BC< MBC< FBC< FMBC;竹炭在吸附时间为24 h时基本达到吸附平衡,吸附过程符合准二级动力学方程;改性竹炭对氨氮的吸附等温方程与Freundlich模型拟合较好;改性竹炭对氨氮吸附的最佳pH为5;磷存在可使改性竹炭对氨氮的吸附量显著增加。     

竹炭及其改性产品作为生物载体的应用研究

为了研究竹炭及其改性产品在污水处理中作为微生物载体的可行性,在曝气生物滤池工艺中研究了竹炭及其改性产品(硝酸改性、双氧水改性和超声改性竹炭)对污染物(COD及NH4+-N)的处理效果。结果表明,超声改性竹炭的处理效果最好,对COD及NH4+-N去除率分别达93.34%和50.94%,而其他改性竹炭的处理效果无显著提高。基于PLFA技术分析各载体上的微生物群落结构,结果表明,所有载体上的微生物均以真核和好氧原核生物为主,超声改性竹炭上的生物量高于其他填料且厌氧细菌数量最多。此外,基于碘吸附值和SEM技术分别对改性竹炭的吸附性能和形貌进行分析发现,超声改性竹炭上的微孔数量增加,孔壁更为粗糙。因此,超声改性竹炭这种生物质新材料有望成为优良的水处理微生物载体。     

铁改性竹炭去除水中的As(Ⅲ)和As(Ⅴ)

利用竹炭负载铁氧化物制备了复合吸附剂,并用粉末X射线衍射对负载的铁进行了表征。通过静态吸附实验,对比研究了改性竹炭对水溶液中As(Ⅲ)和As(Ⅴ)阴离子的吸附特性。结果表明,载铁竹炭对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的最佳吸附pH分别为8和2。改性竹炭对砷阴离子的吸附过程可符合准二级动力。Freundlich等温方程式能很好地描述As(Ⅲ)和As(Ⅴ)在改性竹炭上的吸附。在相同初始浓度和吸附剂投加量下,改性竹炭对As(Ⅴ)的吸附量大于As(Ⅲ)。     

浸渍改性活性碳纤维吸附氮氧化物性能

为实现新风在通过空调进入室内前已被优化的目的, 搭建了一套开式循环系统。通过对活性碳纤维进行浸渍改性, 采用比表面测定、SEM观察、XPS分析、傅里叶变换红外谱图分析对改性前后活性碳纤维进行了表征; 定量研究了室外氮氧化物初始浓度、温度和风速等环境因素对改性前后活性碳纤维吸附氮氧化物效率的影响。结果表明, 改性对活性碳纤维表面活性官能团种类、含氧官能团数量、表面微观结构及比表面积等特性均有显著影响, 提高了其对氮氧化物的吸附效率; 室外初始浓度、风速、温度对改性前后活性碳纤维吸附氮氧化物效率的变化趋势基本一致; 改性前后活性碳纤维对氮氧化物的吸附率随初始浓度的升高而逐渐降低, 随过滤器处风速增大先升高后降低, 随过滤器处温度的升高先升高后降低。改性后活性碳纤维对空气中氮氧化物的吸附率明显提高, 可以将其应用于空调系统中。     

水合氧化铁改性竹炭去除水中磺胺甲噁唑

研究了水合氧化铁(HFO)改性竹炭对水中磺胺甲噁唑的去除效果,考察了磺胺甲噁唑初始浓度与初始pH对去除效果的影响,并对去除过程中磺胺甲噁唑及其产物的发光细菌的急性毒性进行了评价。实验结果表明,采用X射线光电子能谱(XPS)及红外光谱(FTIR)对改性竹炭进行表征确定水合氧化铁负载改性的方法是可行的,改性竹炭能显著提高竹炭对水中磺胺甲噁唑的去除效果,在磺胺甲噁唑20、40和80 mg/L 3个初始浓度条件下,在HFO改性竹炭反应体系中,其反应速率常数为原竹炭的19.0~32.2倍;改性竹炭对水中磺胺甲噁唑的去除过程符合准一级动力学,反应速率常数随初始浓度的升高而减小,反应速率常数随pH的变化规律为pH 8>pH 4>pH 1,表明水中磺胺甲噁唑以阴离子形态存在时更易于去除;改性竹炭去除磺胺甲噁唑的过程中有反应产物生成,发光细菌毒性测定结果表明,反应体系的发光抑制率从反应起始时的96.1%下降到了84.2%(144 h),说明采用HFO改性竹炭去除磺胺甲噁唑有利于减弱反应体系的毒性。     

改性整体式活性炭净化NO

通过KOH改性整体式无烟煤活性炭,制备了NO吸附净化材料。利用SEM、EDS和N2吸附-脱附对活性炭表面形貌特性、元素组成、比表面积及孔径分布等进行表征,并分别考察了KOH溶液浓度、干燥温度、反应空速、反应温度等因素对活性炭净化NO性能的影响。结果表明,活性炭的微孔结构对NO的吸附起主要作用,NO的净化效率随空速的增加而降低,随反应温度升高先升高后降低。经20%KOH溶液改性,30℃干燥的活性炭材料具有较丰富的微孔结构和孔容,在30℃和空速15 000 h-1的反应条件下,材料对NO的净化效率可达到73%左右。     

改性粉煤灰净化含磷废水的研究

采用改性粉煤灰对含磷废水进行净化,考察了pH、吸附剂用量、吸附时间和吸附温度对净化效果的影响。结果表明:(1)当pH为9时,磷净化率达到最大值。(2)当改性粉煤灰用量为30g/L时,磷净化率可达99.53%,磷净化后质量浓度为0.91mg/L,达到《污水综合排放标准》(GB8978—1996)中二级标准限值(1.0mg/L);当改性粉煤灰用量为40g/L时,磷净化率可达99.75%,磷净化后质量浓度为0.48mg/L,达到GB8978—1996中一级标准限值(0.5mg/L)。(3)改性粉煤灰对废水中磷的净化速度较快,吸附5min即可使吸附过程达到平衡;进一步提高吸附时间,磷净化率及净化后浓度几乎不再变化。(4)吸附温度对磷净化率的影响较小,当吸附温度为20～40℃时,磷净化率为97.00%～98.62%。(5)改性粉煤灰对磷的吸附等温线较符合Freundlich方程,且1/n=0.374,吸附过程易进行,改性粉煤灰可作为磷的吸附剂用于废水中磷的净化。