基于响应曲面法优化生物质污泥活性炭的制备方法

针对传统技术制备污泥活性炭的比表面积不高、吸附值低等不足,通过在污泥中添加核桃壳以改善污泥原料缺陷,研究了活化剂种类、核桃壳加量、活化温度、活化时间、活化剂浓度及浸渍比等影响活性炭吸附能力的制备条件。在优化后的条件下制备出了高吸附性能的生物质污泥复合活性炭。结果表明:选择氯化锌作为活化剂,核桃壳加量20%、活化温度500℃、活化时间60 min、活化剂浓度2.5 mol·L-1、浸渍比1∶2.5为最优化制备条件。制备出的生物质污泥复合活性炭碘吸附值为574.11 mg·g-1,产率为43.93%。     

一种污泥活性炭的制备及其在兰炭废水处理中的应用

以城市生活污水厂脱水污泥和木屑的混合物为原料,利用ZnCl_2为活化剂制备污泥活性炭。研究了活化温度、活化时间、固液比和活化剂浓度对吸附性能的影响。在活化温度为650℃、活化时间30 min、固液比1∶1.5、活化剂浓度为5 mol·L~(-1)的最佳工艺条件下,制备得到的活性炭碘吸附值为584.85 mg·g~(-1),利用扫描电镜可以观察到其发达的孔隙结构。将制备的污泥活性炭应用于兰炭废水处理中,结果表明,污泥活性炭的投加量为180 g·L~(-1),pH为7,吸附时间60min,挥发酚和氨氮的去除率分别为73.38%和48.27%,废水中污染物浓度明显降低。     

低温等离子体改性活性炭纤维对不同极性苯系物的吸附

探究了不同改性时间下的活性炭纤维孔结构和表面化学性质的变化,并进一步研究了改性后的活性炭纤维对不同极性苯系物的吸附。通过BET比表面积、Boehm滴定分析、FTIR红外光谱对改性前后的活性炭纤维进行表征。结果表明,功率150 W,改性时间为30、60和90 min时,活性炭纤维烧失率随着改性时间延长而升高,分别达到16.5%、27.8%、45.5%。改性过程中,活性炭纤维比表面积和微孔孔容显著增加,有助于改善活性炭纤维吸附性能。在物理吸附和化学吸附作用下,改性活性炭纤维对邻二甲苯、间二甲苯和对二甲苯吸附性能有所提高,其中,改性90 min活性炭纤维对其吸附量分别增加了0.58、0.55和0.44 mg·mg-1。酸性含氧基团由原来的0.973 mmol·g-1增加到1.675 mmol·g-1,改性后酸性含氧官能团的增加使活性炭纤维表面极性增大,有利于对极性有机物邻、间二甲苯吸附量增加率的提高。     

Fenton活化制备污泥炭对水中Cr(Ⅵ)的吸附性能

利用Fenton活化法活化脱水污泥制备活性炭,研究了Fenton试剂投加量、活化时间、炭化温度、炭化时间和升温速率5种因素对制备污泥炭的影响。污泥炭的最佳制备工艺:Fenton试剂投加量为150 m L,活化时间为2.5 h,炭化温度为350℃,炭化时间为1 h,升温速率为20℃·min-1。污泥炭碘吸附值达到331.90 mg·g-1,BET比表面积为24.265 m~2·g-1。总孔容为0.146 cm~3·g-1,微孔率为17%。分析了吸附时间、pH值和吸附温度3种因素对污泥炭吸附水中Cr(Ⅵ)的影响。在吸附时间为90 min,pH=3,吸附温度为50℃时,污泥炭对Cr(Ⅵ)的吸附量为9.93 mg·g-1。吸附动力学符合准二级动力学模型描述,吸附过程符合Langmuir和Tempkin等温吸附模型描述。     

改性木屑对铜离子的吸附性能

用热解+Na OH浸泡的方法制备改性木屑,通过表征手段观察了改性后木屑表面结构的变化,并研究了改性木屑对水溶液中Cu2+的吸附性能。结果表明:改性木屑表面变光滑,羟基增多;与原木屑和活性炭相比,改性木屑的平衡时间缩短了60 min,吸附速率提高了50%;改性木屑对铜离子的吸附符合Langmuir等温模型,最大吸附量为31.25 mg·g~(-1),是原始木屑吸附量的8倍,是活性炭的3倍。     

沙柳活性炭纤维的制备与表征

以(NH_4)_2HPO_4活化沙柳纤维制备活性炭纤维,L_(16)(4~5)正交实验优化制备工艺条件,重点研究了活化温度对活性炭纤维结构的影响。同时应用扫描电镜(SEM)对其表面形貌进行表征,通过N_2吸附-脱附测定其孔结构。结果表明,随着活化温度的升高,活性炭得率逐渐减小,碘吸附值先增大后减小,在浸渍比2.5∶1、预氧化温度200℃、预氧化时间90 min、活化温度为800℃、活化时间60 min的条件下,可以制备出比表面积为1 304 m~2·g~(-1)、总孔容为1.004 cm~3·g~(-1)、得率为31.6%、碘吸附值为1 321 mg·g~(-1)的纤维状活性炭。     

改性核桃果皮基活性炭对Cu~(2+)的吸附

以核桃外果皮制备活性炭及改性活性炭,对制得的活性炭进行表征,研究了5种活性炭对重金属Cu~(2+)的吸附性能。研究表明,以氯化锌为活化剂制得的活性炭,其碘吸附值及表面酸性基团含量均高于磷酸活化制备的活性炭,改性后的活性炭吸附性能明显增强,碘吸附值最高达到678.53 mg·g~(-1),对Cu~(2+)的最高去除率达到91.43%。吸附量和Cu~(2+)去除率随时间、温度和p H的升高而增大,5种活性炭投加量增加,导致吸附量减小,但Cu~(2+)去除率增大,吸附平衡时间为3 h。5种活性炭对Cu~(2+)的吸附均符合准二级动力学模型。磷酸和氯化锌活化的活性炭吸附等温线符合Tempkin模型,而3种改性活性炭的吸附等温线则较好地符合Langmuir模型。     

微波法污水厂污泥制备活性炭的研究

研究了以污水厂污泥为原料、微波辐照下磷酸活化法制备污泥活性炭的工艺条件,探讨了微波功率、辐照时间以及磷酸浓度对活性炭碘值的影响.结果表明,微波功率480 W、辐照时间315 s、磷酸浓度40%～45%的条件下,制备的污泥活性炭碘值为301 mg/g,总孔孔容是0.37 mL/g,平均孔径8.8 nm,比表面积168 m2/g.将该污泥活性炭用于处理TNT红水,吸附效果良好.     

微波法污水厂污泥制备活性炭的研究

研究了以污水厂污泥为原料、微波辐照下磷酸活化法制备污泥活性炭的工艺条件,探讨了微波功率、辐照时间以及磷酸浓度对活性炭碘值的影响.结果表明,微波功率480 W、辐照时间315 s、磷酸浓度40%～45%的条件下,制备的污泥活性炭碘值为301 mg/g,总孔孔容是0.37 mL/g,平均孔径8.8 nm,比表面积168 m2/g.将该污泥活性炭用于处理TNT红水,吸附效果良好.     

污泥-烟煤基活性炭的制备及其对苯酚的吸附性能

以石化企业在污水处理过程中产生的干化剩余污泥为原料,大同烟煤作辅助添加料,采用化学活化法制备污泥-烟煤基活性炭,探讨了活化剂(ZnCl_2)用量、活化温度、活化时间等条件对所制备的活性炭性能的影响。以活性炭的碘吸附值为衡量指标,当污泥∶烟煤(质量比)=1∶1时获得制备污泥-烟煤活性炭的最佳工艺条件为:浸渍液为ZnCl_2∶原料(质量比)=2∶1,活化温度550℃,活化时间30 min,在该条件下制备的活性炭的碘吸附值为990 mg·g~(-1),比表面积为836m~2·g~(-1),产率为46.6%。同时,以苯酚为目标污染物,考察了所制备的污泥-烟煤基活性炭对苯酚的去除效果,结果表明:污泥-烟煤基活性炭投加量为2.0 g·L~(-1)时,4 h后达到吸附平衡,离子强度对吸附容量没有显著的影响,溶液pH在4~10范围内对苯酚有较好吸附,pH=6时苯酚吸附容量为138.9 mg·g~(-1)。与同类吸附剂相比,制备的污泥-烟煤基活性炭可高效吸附水溶液中的苯酚。     

原位掺铁制备磁性活性炭吸附处理苯胺

以废次金银花叶渣为原料,采用原位掺铁法制备磁性活性炭(MAC)。运用BET、XRD和VSM分析技术表征MAC的物相结构及磁性能,考察投加量、温度、溶液p H值和时间对MAC吸附苯胺的影响,并解析MAC吸附苯胺的动力学和热力学机理。结果表明,原位掺铁法制备活性炭磁化物负载明显,其孔径为2.83 nm,比表面积为410.03 m2·g-1,饱和磁化强度为2.889 emu·g-1,表现出良好磁性能;当p H值为2、温度为40℃时,投加0.5 g MAC吸附初始浓度为200 mg·L-1的苯胺180 min后,苯胺降解率达到97.61%,溶液中苯胺质量浓度仅为4.79 mg·L-1;MAC对苯胺的吸附既有物理吸附,也有化学吸附,并满足Lagergren方程的准一级吸附动力学特征。     

黄粉虫粪基吸附剂的制备工艺优化及其吸附性能

黄粉虫养殖过程中,会产生大量的虫粪。用黄粉虫粪为原料制成吸附剂,并用于亚甲基蓝模拟废水的处理。研究在不同磷酸浓度W、浸泡时间t1、活化温度T、活化时间t2等制备因素影响下,吸附剂对亚甲基蓝的吸附能力。结果表明,黄粉虫粪吸附剂最佳制备条件为:W=25 wt%,t1=10 min,T=400℃,t2=50 min。此条件下制备的吸附剂的比表面积为(589.6±2.1)m~2·g~(-1)。该吸附剂对亚甲基蓝的吸附动力学符合Ho-Mc Kay模型,吸附速度控制步骤为内扩散,吸附等温线符合Langmuir模型,最大吸附量可达117.65 mg·g-1,吸附过程为热力学自发行为。     

白土-秸秆基活性炭的制备及对垃圾渗滤液COD的吸附

以活性白土与玉米秸秆为原材料,KOH为活化剂,高温热解制备白土-秸秆基活性炭,研究其物化性质及其对填埋场渗滤液中COD的吸附能力。考察活性炭投加量、吸附时间和溶液pH对COD去除率的影响,并用吸附等温线对吸附数据进行拟合。结果表明,适量的活化剂可以提高活性炭的碘吸附值和BET表面积,碱料比为0.4时,二者达到最大值,分别为342.9 mg·g-1、420.34 m~2·g-1;最佳活性炭表面呈不规则的多孔状,以中孔为主,最佳实验条件下对COD的去除率可达84%;活性炭对COD的吸附符合Langmuir和Freundlich等温模型。     

微波法制备污泥活性炭研究

采用微波加热法,以污水厂剩余污泥为原料,磷酸为污泥活化剂制备污泥活性炭.微波功率、辐照时间和磷酸浓度对污泥活性炭吸附性能具有显著影响,在最佳工艺条件微波功率480 W、辐照时间315 s和磷酸浓度40%条件下制得的活性炭碘值301 mg/g,比表面积168 m2/g,污泥中重金属绝大部分被固化.与传统商品炭相比,污泥炭孔隙结构以中孔为主.利用该活性炭处理城市生活污水处理厂出水,COD去除率可达87%以上,污泥炭的吸附等温线用Langmuir等温吸附模型进行描述.     

一次性废竹筷制备活性炭及热解过程分析

以一次性废竹筷为原料,K2CO_3为活化剂,通过炭化和活化2步制备活性炭。采用全自动比表面和孔径分布分析仪、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、X射线衍射分析仪(XRD)对样品的孔隙性质、表面官能团和晶相变化进行了表征,并研究了活性炭对亚甲基蓝的吸附等温线。利用热重分析(TGA)对活性炭的制备过程进行了研究,并用Coats-Redfern法确定了热解反应活化能和反应模型。结果表明,活性炭的比表面积为1 262 m~2·g-1,总孔体积为0.624 cm~3·g-1。K2CO_3活化可导致热解炭的脂肪烃侧链断裂,并发生脱氢缩聚,其石墨微晶的轴向(100)堆积被破坏,径向(002)芳香环网状结构则更为有序。活性炭对亚甲基蓝的吸附过程符合Langmuir模型,最大吸附量为336 mg·g-1。废竹筷的2个主要热解阶段符合一维扩散模型和二级反应模型,其热解反应活化能分别为76.23和104.24 k J·mol-1;活化过程中残存木质素的热解可由一维扩散模型描述,K2CO_3浸渍使其热解反应活化能降低了44.28 k J·mol-1。     

黄麻纤维活性炭对亚甲基蓝和甲基橙吸附动力学

以黄麻纤维为原料，采用磷酸活化法制备活性炭。研究黄麻纤维活性炭对亚甲基蓝和甲基橙2种染料的吸附行为。结果表明，采用磷酸制备的活性炭，由于表面含有羧基和含磷官能团等酸性基团，能够促进活性炭对亚甲基蓝的吸附；黄麻纤维活性炭对2种染料的平衡吸附量、初始吸附速率均随着初始浓度的增加而升高；相同条件下，黄麻纤维活性炭对亚甲基蓝的平衡吸附量大于甲基橙；黄麻纤维活性炭对两种染料的吸附行为更符合准二级动力学模型。     

二乙烯三胺改性花生壳纤维素对水中刚果红的吸附

采用环氧氯丙烷和二乙烯三胺对花生壳中纤维素进行改性,制备了二乙烯三胺花生壳纤维素(DMPSC),运用红外光谱(FTIR)进行表征,并探究了DMPSC对刚果红的吸附性能和机理。结果表明,DMPSC的吸附率明显高于其他吸附剂。在原始p H,吸附剂用量为1 g·L~(-1),吸附时间为180 min,温度为8、30和50℃时,100 mg·L~(-1)的刚果红溶液吸附量分别达到83.24、99.04和99.78 mg·g-1。吸附过程符合Langmuir等温线模型,在8℃时饱和吸附量(qm)为111.86 mg·g-1。准二级动力学方程能更好地描述吸附动力学过程,表观活化能Ea为56.88 k J·mol-1,升高温度有利于DMPSC对刚果红的吸附,该过程属于化学吸附。     

TiO_2/壳聚糖/氧化石墨烯复合微粒的制备及吸附As(Ⅲ)

用化学混合法将采用Hummer方法制备的氧化石墨烯加载到了二氧化钛/壳聚糖基复合微粒中,并用于水中As(Ⅲ)的去除。通过扫描电镜、Zeta电位仪和BET比表面积分析仪对微粒进行了表征。结果表明,经改性后的二氧化钛/壳聚糖/氧化石墨烯复合微粒在紫外光照下最大吸附容量可达12.43 mg·g-1,而二氧化钛/壳聚糖微粒的最大吸附量仅为4.97 mg·g-1。吸附动力学符合拟二级动力学模型,吸附等温线可用Langmuir模型描述。随p H值的增加,吸附剂对As(Ⅲ)的吸附量逐渐减小。该新型复合微粒吸附剂制备方式、合成条件简单,具有吸附容量较高和易于固液分离再生的优点,因此对水中除As(Ⅲ)有较好的应用前景。     

镧改性凹凸棒土的制备及其对水中磷酸盐的吸附

锁磷剂的应用与推广加快了人们对镧改性粘土的不断研究。为了探讨2种制备方法所得的镧改性凹凸棒土吸附剂对水体中磷酸根的去除效果,首先制备了镧改性凹凸棒土(La-ATP)及镧改性酸活化凹凸棒土(La-H-ATP)2种吸附剂,然后在不同条件下研究比较了二者对磷酸根的吸附效果。结果表明:La-ATP和La-H-ATP对磷酸根吸附曲线适合Langmuir方程,饱和吸附量(qm)均大于12 mg·g~(-1)。高温有利于La-ATP和La-H-ATP对磷酸根的吸附,并且La-ATP的平衡吸附量(qe)在35、25和10℃条件下均大于La-H-ATP。在酸性条件下,La-ATP具有比La-H-ATP更好的除磷效果。两种吸附剂对磷酸根具有较好的吸附选择性,几种常见共存离子存在时的吸附量无明显变化。     

松果活性炭对有机染料的吸附

以松果为原料,利用ZnCl2活化法和FeCl3改性剂进行活性炭的制备和改性,测定了松果活性炭的比表面积,并研究其对甲基橙染料的吸附性能。结果表明:改性后的松果活性炭比表面积达到681 m2·g~(-1),并以中孔为主,有利于大分子有机染料的吸附;当松果活性炭的投加量为0.3 g·L~(-1)、吸附30 min、甲基橙初始浓度100 mg·L~(-1)、pH=7以及25℃温度条件下,吸附效果最佳,甲基橙去除率高达99.41%;Langmuir模型比Freundlich模型能更好地描述甲基橙染料的吸附行为,说明吸附以表面单层覆盖为主;吸附动力学符合Lagergren准二级动力学方程,R2大于0.999。可为松果的开发利用和制备低成本、高吸附性的吸附剂提供参考。