载铁活性炭对水中草甘膦吸附性能研究

通过浸渍-焙烧法制备载铁活性炭,并用SEM电镜分析了载铁活性炭表面形态,研究了载铁活性炭(Fe-AC)对草甘膦溶液的吸附等温线和吸附动力学,并分析了各种影响因素对载铁活性炭吸附性能的影响.实验表明,Freundlich方程可以对Fe-AC草甘膦吸附等温线进行很好拟合,最大吸附量约为5.8mmol/g;其吸附动力学过程用Lagergren方程拟合,吸附速率常数在0.088min-1左右,且随着温度的升高逐渐减小.根据Kannan & Sundaram颗粒内扩散模型拟合,颗粒内扩散速率常数kp大于10mg·min-1/2/g,并随着起始温度的升高而减小.由于草甘膦的存在形态和Fe-AC材料表面性质的变化,AC-Fe对草甘膦的吸附能力随水溶液的pH升高而降低.NaCl的存在产生拮抗效应使得Fe-AC对草甘膦的吸附容量大大下降,随着NaCl浓度增加至4g/L后,盐析效应开始占主导地位,使得Fe-AC的吸附容量略有增加;由于草甘膦分子的空间位阻效应和亚磷酸根与载铁活性炭表面形成较强的络合物,使得随亚磷酸根浓度的升高Fe-AC对草甘膦的吸附量持续下降.     

碱改性活性炭表面特征及其吸附甲烷的研究

采用不同浓度的氢氧化钠对椰壳活性炭进行表面改性.BET和SEM分析改性前后活性炭的表面结构,Boehm滴定和SEM/EDS方法测定活性炭表面元素及含氧基团.研究改性活性炭对甲烷的吸附性能和吸附行为.结果表明,经氢氧化钠改性处理后,活性炭孔径变化不明显,表面含氧基团显著减少;当氢氧化钠的浓度>3.3 mol·L-1时,活性炭的比表面积和孔容大于未处理的活性炭,并且随碱的浓度增加而增大.与改性前的活性炭相比,甲烷在碱改性活性炭上的吸附量提高了24%.增加活性炭的比表面积和孔容,减少表面的含氧基团有利于甲烷的吸附.甲烷的吸附行为符合Langmuir等温吸附式,吸附常数为163.7 m3·mg-1.     

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。     

磁性纳米活性炭的制备及其吸附性能研究

用滚压振动磨机对活性炭细化后,采用共沉淀法制得磁性纳米活性炭。对磁性纳米活性炭进行表征,研究吸附时间、吸附质初始浓度和p H值对其吸附亚甲基蓝和苯酚的影响,拟合吸附动力学模型和等温吸附模型,并对其再生进行了初步研究。结果表明:吸附时间对苯酚吸附率影响较大;对亚甲基蓝的吸附率影响较大的初始浓度100mg/L,对苯酚的吸附率影响较大的初始浓度10mg/L;对亚甲基蓝的吸附率随p H值升高而增大,pH值在6. 0时对苯酚的吸附率达到峰值(76. 1%);对亚甲基蓝和苯酚的吸附过程符合伪二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型;亚甲基蓝在磁性纳米活性炭上的吸附速率主要受颗粒内扩散过程的控制,苯酚在磁性纳米活性炭上的吸附速率主要受表面吸附和液膜扩散的控制;磁性纳米活性炭的磁学性能较好,可通过磁分离方法与其他再生方式配合的方法进行再生。磁性纳米活性炭是一种经济、高效的新型活性炭,在废水处理方面具有较大的应用前景。     

铜藻基载铁活性炭的制备及其对亚甲基蓝的吸附特性研究

以一种大型海藻——铜藻为原料,Fe Cl3·6H2O为活化剂,采用超声浸渍-原位合成法制备了铜藻基载铁活性炭(Fe/SAC),并以活性炭得率和亚甲基蓝吸附值为指标,通过正交法考察了活化温度、活化时间和浸渍比的影响.同时,采用X射线衍射、扫描电镜和比表面积分析仪对最优结果进行表征,并考察了Fe/SAC吸附亚甲基蓝的热力学与动力学特性.结果表明,Fe/SAC的最优制备工艺条件为活化温度600℃、活化时间1 h、浸渍比1∶1,此时的活性炭得率为39.5%,亚甲基蓝吸附值为255.67 mg·g~(-1);最优工艺条件下制得的Fe/SAC比表面积为558.31 m2·g~(-1),其负载的铁组分主要为Fe3O4和Fe O;亚甲基蓝在Fe/SAC上的吸附过程符合准二级动力学模型,Langmuir等温吸附模型能够很好地描述吸附平衡过程,该吸附是熵增加的自发吸热(ΔS0、ΔG0、ΔH0)过程,升温有利于吸附.     

载锰活性炭吸附去除水中亚甲基蓝的研究

以啤酒酵母为原料制备了负载过渡金属锰(Ⅳ)的活性炭(Mn/AC),对其吸附去除水中亚甲基蓝的性能和机制进行了研究。结果表明,Mn/AC对亚甲基蓝的吸附在6 h内达到平衡,吸附去除量基本不受溶液pH值的影响,亚甲基蓝的最大吸附量可达269.97mg/g;吸附动力学过程和等温吸附过程分别符合准二级动力学模型和Langmuir模型。Mn/AC吸附去除水中亚甲基蓝主要是通过特异性吸附、单分子层吸附作用,Mn/AC表面Mn-O、羰基、醚键、羟基、羧基等基团参与了吸附亚甲基蓝的过程。     

炭化温度对废旧布袋制备活性炭性能的影响及其表征

以水泥厂废旧除尘布袋为原料,KOH为活化剂制备了活性炭.利用热重分析法(TG-DTG)对废旧布袋热解过程进行分析;重点考察了不同炭化温度(400、450、500、550和600℃)对废旧布袋制备活性炭的产率及活性炭的碘吸附值和亚甲基蓝吸附值的影响;同时采用N2吸附等温线对最佳工艺条件制备的活性炭孔隙结构进行了表征.研究结果表明,500℃为最佳炭化温度.最佳炭化温度下制备的活性炭,碘吸附值、亚甲基蓝吸附值和产率分别为1350.72 mg·g-1、97.5 mg·g-1和20.16%.活性炭比表面积高达1228.51 m2·g-1,总孔容达0.7134 cm3·g-1,孔径分布以微孔居多,N2吸附等温线为I型.     

基于绿色合成法的纳米铁/活性碳复合材料对甲基橙的降解动力学研究

为了综合处理废水中的甲基橙,以绿茶萃取液为还原剂、活性炭为载体,采用液相还原法绿色合成了纳米铁/活性炭复合材料,研究了活性炭投放量、甲基橙溶液的初始浓度、溶液初始p H值及反应时间对甲基橙去除率的影响,探讨了不同影响因素下甲基橙的降解动力学。结果表明:甲基橙的降解反应近似符合一级反应动力学,反应速率常数为0.0047~0.0158 L/(mol·min)。在纳米铁/活性炭复合材料去除甲基橙的过程中,通过纳米铁的还原和活性炭的吸附共同作用,其中纳米铁对甲基橙的降解起主要作用。     

微波改性活性炭深度处理甲基橙染料废水的性能研究

活性炭吸附法是深度处理染料废水的主要方法之一。本研究采用微波技术对活性炭(GAC)进行改性处理,并对活性炭和微波改性活性炭(W-GAC)进行表征分析。以甲基橙溶液作为处理对象,将CODCr降解率作为吸附效果的评价指标,考察了各种吸附工况条件对吸附性能的影响。结果表明:W-GAC较GAC的比表面积与总孔容略有减小,WGAC酸性含氧的部分减少明显,碱性基团的含量是GAC的1.63倍,非极性变大,提高了改性活性炭对染料分子的吸附容量。在最佳工况条件下,W-GAC处理甲基橙废水的CODCr降解率较GAC提高了53.2%;吸附反应属于Lagergren准二级反应,相关系数R2值都在0.99以上。     

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.     

催化氧化除锰活性滤料去除地下水中双酚A性能

以催化氧化除锰活性滤料（简称“活性滤料”）为研究对象,考察了地下水中锰污染对于活性滤料去除双酚A效能的影响.结果表明,进水中含有高浓度锰（5mg/L）时,会显著降低活性滤料对于双酚A的去除能力;同时,双酚A也会降低活性滤料对锰的去处能力.双酚A脱附实验结果表明,脱附的双酚A量不足双酚A去除总量的10%,且双酚A去除过程中初期总有机碳（TOC）去除率保持在12%~25%,之后持续保持在0.1%~4%,表明活性滤料去除双酚A存在吸附过程,但是以氧化去除为主.扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射（XRD）分析结果表明,双酚A的去除会导致滤料表面微观形态改变以及新物相的生成;傅里叶变换红外光谱（FTIR）结果表明双酚A的去除会消耗滤料表面羟基基团,且表面残留络合物.本文研究分析提出活性滤料去除双酚A的主要步骤包括双酚A首先吸附到活性滤料表面形成络合物、活性滤料与表面络合物发生氧化反应,部分反应物中间体脱附3个过程.     

对乙酰氨基酚修饰的后交联树脂对双酚A的吸附性能

用二氯乙烷为溶剂,用FeCl3为催化剂,使氯球和对乙酰氨基酚发生Friedel-Crafts反应制得了对乙酰氨基酚修饰的后交联树脂,对其结构进行了表征,研究乙酰氨基和酚羟基二类氢键作用位点修饰的后交联树脂对双酚A的吸附性能.结果表明,红外光谱显示对乙酰氨基酚已被成功地修饰在后交联树脂上.对乙酰氨基酚修饰的后交联树脂与氯球相比,BET比表面积、孔容明显增大,孔径明显变小.对乙酰氨基酚修饰的后交联树脂对双酚A的吸附量明显高于75%活性炭的聚砜微球对双酚A的吸附量.对乙酰氨基酚修饰的后交联树脂对双酚A的吸附为放热、自发的过程;树脂可以用100%酒精解吸,解吸率为99.92%;吸附动力学数据符合一级吸附速率方程,颗粒内扩散是吸附速率的主要控制步骤,吸附速率同时还受液膜扩散的影响.     

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。     

Adsorption of Methylene Blue on magnesium silicate： Kinetics, equilibria and comparison with other adsorbents

Batch adsorption from aqueous solutions in a slightly basic medium of Methylene Blue, up to 2500 mg/L, onto synthetic magnesium silicate (Florisil) of three particle size ranges (mean diameters of 112, 200 and 425 μm) was compared to the corresponding adsorption onto activated carbon and Amberlite XAD-2. The best fit of the kinetic results was achieved by a pseudo second-order equation. The equilibrium data were found to be well represented by the Langmuir isotherm equation. Amberlite XAD-2, an unspecific adsorbent capable of adsorbing exclusively through a surface effect, exhibited a poor dye uptake, confirming that the adsorption mechanism on Florisil was due to electrostatic attraction and ion exchange. Moreover, the comparison between Florisil and the other adsorbents was performed on the basis of the evaluation of the surface area and pore volume occupied by the adsorbed dye.     

废茶活性炭脱硫脱硝性能的应用研究

为探讨废茶活性炭对于SO2和NO脱除作用的制约因素,分别考察了材料孔径结构、石墨化程度及表面结构对其脱硫脱硝性能的影响,同时研究了其吸附机制及动力学过程.结果表明,较高的石墨化程度是影响材料脱硫性能的主要因素,微孔径较小且含氮碱性基团较高时有利于SO2的脱除;发达的中孔结构是制约NO脱除效率的关键因素,含氮碱性基团对NO的脱除具有一定的促进作用;烟气中SO2和NO共存时,材料的脱硫脱硝性能均有所降低,氧气和水蒸气的加入能够改善其脱硫脱硝效率;废茶活性炭在无水环境下对于SO2和NO的吸附作用均以物理吸附为主,水蒸气的存在促进了材料对SO2的化学吸附;通过动力学模型的拟合发现,Bangham吸附模型能够很好地描述材料脱硫脱硝的动力学过程,其R2均高于0.989,材料对于SO2和NO的吸附速率常数均随氧气和水蒸气的加入而减小.     

改性粘土矿物的制备及其对水体中二氯喹啉酸的吸附研究

采用固-液吸附法,以天然钙基蒙脱石为原料,硫酸和十六烷基三甲基溴化铵(HDTMAB)为改性剂,制备了3种改性蒙脱石,并借助X-射线衍射、比表面积全分析及有机碳含量测定对所得的改性蒙脱石进行表征.结果表明,先酸化后再进行有机改性所得的改性蒙脱石(AHM)不仅具有较大的比表面积、层间距,而且有机碳含量是最高的.同时,采用批量平衡实验比较了这3种改性蒙脱石和天然蒙脱石对二氯喹啉酸的吸附能力.结果表明,天然蒙脱石对二氯喹啉酸的吸附率最小,不足5%,而先酸化再进行HDTMAB改性所得的改性蒙脱石对二氯喹啉酸的吸附率最高,其对二氯喹啉酸的吸附容量约为天然蒙脱石的20倍.二氯喹啉酸在这种改性蒙脱石上吸附速率很快,吸附平衡时间为2 h,吸附动力学满足准二级动力学方程,吸附等温线可用Linear和Freundlich模型较好地拟合.     

硝基苯和西维因在活性炭上的吸附效果及动力学研究

测定分析了活性炭的孔隙结构、表面性质及化学组成,研究了硝基苯和西维因在活性炭上吸附的等温线及动力学特征,结果表明Polanyi-Manes模型和二级动力学方程具有较高的拟合相关系数,说明吸附可能是以色散力为主的多过程复杂反应,活性炭对西维因的吸附容量及吸附速率略小于硝基苯,快速吸附过程与慢速吸附过程的差距较为明显,说明吸附质分子大小和吸附剂孔隙结构是影响吸附的重要因素;溶液Na+浓度对吸附的影响很小,可能由于介质离子强度对分子间色散力的影响较小.     

改性蒙脱土颗粒吸附直接染料的分形特征

研究了改性蒙脱土颗粒(050823和MMT35)吸附2种直接染料(直接耐晒黑G和直接大红4BE)的吸附特性,并从类分形动力学规律、颗粒吸附染料前后的表面分形特征变化等方面对上述吸附过程进行了探讨.结果表明,颗粒对染料的吸附可分为快速的边缘覆盖和缓慢的晶层吸附2个过程.整个吸附过程符合准-二级反应动力学方程,并且染料进入晶层的吸附阶段具有类分形特征.除MMT35-直接大红4BE染料吸附体系外,Freundlich、Langmuir吸附等温模型的非线性方程、不同形式的线性方程及分形Langmuir模型对其余3个吸附体系(050823-直接耐晒黑G、050823-直接大红4BE、MMT35-直接耐晒黑G)等温线数据的模拟均取得了较好的效果,其中,非线性方程是获得统一模型参数较好的方法.此外,染料分子主要通过静电引力/斥力和范德华引力的综合作用吸附在颗粒上,并通过晶层膨胀和开孔作用,使颗粒表面粗糙度增加,相应的表面分形维数Ds升高.     

磷酸活化纺织固体废弃物制备活性炭及表征

以纺织固体废弃物为原料,磷酸为活化剂,采用一步活化法制备活性炭。采用正交实验研究了磷酸浓度、浸渍时间、活化温度和活化时间对活性炭吸附性能的影响,得到最佳工艺条件,借助氮吸附等温线、BET方程、BJH方程、SEM和FTIR分析了活性炭孔结构和表面化学性质。结果表明:最佳工艺条件为磷酸浓度40%(质量分数)、浸渍时间24h、活化温度500℃、活化时间30min。最佳条件下活性炭碘值为967mg/g,亚甲基蓝值为112mL/g,BET比表面积为1107.51m2/g,总孔容积为1.239cm3/g,中孔容积为1.024cm3/g,中孔占82.65%。活性炭表面具有羟基、羰基、内酯基和多种含磷官能团。     

干活性污泥吸附水中染料的试验研究

以城市污水处理厂干活性污泥为吸附剂对染料直接深棕M、酸性媒介棕RH进行了吸附研究,结果表明,吸附过程能很好地用二级速率表达式表示,同时也可用Lagergren一级速率方程描述。其一级吸附速率常数k1分别为0.0204min-1和0.0068min-1,二级吸附速率常数k2分别为0.00592和0.00589gmg-1min-1。两者的吸附特性不同,其吸附等温线前者符合Freundlich方程,后者既符合Freundlich方程也符合Langmuir方程。吸附平衡时间、去除率亦不同,前者明显大于后者,达到吸附平衡的时间分别为120min和240min。两种染料的正辛醇/水分配系数logP计算数值分别为4.65和-0.22,这一顺序与两种染料在干污泥上的吸附行为相符。