电场辅助活性炭吸附法去除水中的Cu2+

通过电场辅助活性炭吸附水中的Cu²⁺,分析吸附机理,pH值对Cu²⁺吸附的影响以及活性炭电极的再生性.结果表明,活性炭电极添加电场后,Cu²⁺的去除率明显提高,当活性炭电极间施加1.0V电压时,Cu²⁺的去除率提高了223.5%.通过Langmuir和Freundlich吸附等温线模型分析,添加电场后,活性炭电吸附Cu²⁺主要是带电活性炭表面形成的双电层作用,而不仅仅是活性炭表面化学吸附点位.pH值对电场辅助活性炭吸附水中Cu²⁺的影响极大,pH值太低时,水中H⁺会与Cu²⁺竞争活性炭表面化学吸附点位以及双电层点位.研究发现采用电极短接方式可提高Cu²⁺后的脱附率及脱附速率,脱附率达到79.1%.通过FTIR图谱可知,表面官能团-COOH和-C=O吸附的Cu²⁺难以脱附出来,但得益于此,再循环吸附-脱附2~4次时,主要以双电层静电吸附为主,脱附效率提高,电极的再生性良好.     

载硫活性炭脱除天然气中单质汞的研究

在固定床反应装置上考察了商业载硫活性炭脱除天然气中气态Hg⁰的吸附性能、影响因素、再生方法以及吸附动力学,同时结合BET,FTIR,XRD等表征手段提出载硫活性炭脱汞机理.结果表明,空速对脱汞效率限制作用有限,空速从12000 h^-1提高至48000 h^-1,脱除率变化范围在7%以内.增加汞浓度在初始阶段可以提高其脱汞率,增加单位质量活性炭对汞的吸附量,提高温度会增加吸附体系内的活化分子,提高脱汞率,温度在80℃时效果最优,但是温度过高则会产生负面效应.不同阶段的动力学拟合结果表明化学吸附是整个吸附过程的控制步骤.热脱附实验表明载硫活性炭的脱汞温度是在300~450℃,再生后对汞的吸附能力减弱,其原因可归为再生过程中碳硫键的损失和活性炭二次碳化时表面的烧蚀.     

聚丙烯酸-聚偏氟乙烯树脂对Cu(Ⅱ)的吸附性能

采用溶液热诱导聚合和相转移共混新技术,制备了聚丙烯酸-聚偏氟乙烯(PAA-PVDF)微球树脂,研究了该树脂对水溶液中Cu₂₊的吸附性能,吸附热力学及吸附动力学.模型拟合结果表明,PAA-PVDF树脂对Cu₂₊具有优良的吸附性能,吸附量随温度升高而增大.热力学参数△G0<0、△H0>0、△S0>0,证实了该树脂对Cu₂₊的吸附为自发的吸热过程.PAA-PVDF树脂对Cu2+的等温吸附较好地符合Freundlich等温吸附模型,D-R等温吸附表明该吸附过程为离子交换反应.该吸附过程的动力学符合准二级动力学方程.PAA-PVDF树脂的吸附/脱附性能优良,经吸附/脱附4次循环后,其吸附量>5mg/g,脱附率仍超过95%.     

载钛活性炭对Cr(Ⅵ)的电吸附行为

研究了载钛活性炭(TiAC)在一定电压下对水中Cr(Ⅵ)的电吸附/电脱附.结果表明,当Cr(Ⅵ)初始浓度为20mg/L,施加+1.2V电压时,TiAC对Cr(Ⅵ)的吸附率比相同条件下的普通活性炭提高了17.1%,电极倒向后的脱附率提高了69.4%.Cr(Ⅵ)在TiAC上的电吸附符合二级反应动力学方程,其速率常数与电压间关系符合指数函数;其吸附等温线符合Freundlich等温方程,KF和1/n值与电压线性相关.     

壳聚糖改性竹制粉末活性炭吸附剂对微囊藻毒素的吸附特性研究

研究了壳聚糖改性的竹制粉末活性炭吸附剂对饮用水中微囊藻毒素Microcystin-RR(MCRR)的吸附效果和机理.结果表明,这种新合成的吸附剂具有一定的孔结构,比表面积为203.63m·2g-1,平均孔径为7.23nm,并且具有较高比例的介孔分布,这种特性使得其对最长分子尺寸为2.86nm的MCRR具有较好的捕捉效果.吸附动力学实验表明,接触时间达到100min后,吸附趋于稳定,该吸附剂对MCRR的吸附行为可以用Langmuir模型(Ce/Qe=0.014Ce+0.81,R2=0.99)和Freundlich模型(lnQe=0.61lnCe+1.04,R2=0.99)较好地描述;在中性条件下该吸附剂对MCRR的最大吸附量达到69.93μg·g-1,具有较强的吸附能力.受吸附剂本身等电点及MCRR分子带电性能的影响,吸附剂对MCRR的吸附受pH影响较大,在pH=3时吸附能力最强;此外,天然有机物(NOM)的存在会对MCRR的吸附产生明显的竞争作用.脱附实验表明,改变脱附溶液的pH对提高脱附效率影响不大,甲醇作为脱附剂具有较好的脱附效果,脱附率可达到96%.     

黄壤表面电场作用下Cu~(2+)与Zn~(2+)的吸附/解吸动力学研究

利用静态恒流法研究了黄壤表面电场作用下Cu2+与Zn2+的吸附/解吸动力学.结果发现:考虑黄壤表面电场作用下,Cu2+和Zn2+的吸附实验呈现初期强吸附作用下的零级动力学过程和一定时间之后弱吸附作用下的一级动力学过程,与理论预期一致;在Cu2+和Zn2+的解吸实验中,只有前期出现了弱吸附作用下的一级动力学过程,实验结果与理论预期存在差别,原因在于专性吸附的Cu2+、Zn2+很难被解吸下来;在交换/吸附实验中,Cu2+的吸附速率值和平衡吸附量均大于Zn2+,且Cu2+-K+体系的表面电化学参数φ0、σ0、E0均大于Zn2+-K+体系中的对应值,证明了黄壤颗粒表面对Cu2+的吸附作用强于Zn2+;在交换/解吸实验中,Zn2+的解吸速率值和平衡解吸量均大于Cu2+,Zn2+-K+体系的表面电化学参数φ0、σ0、E0均大于Cu2+-K+体系中的对应值,证明Zn2+-K+体系中Zn2+的解吸作用比Cu2+-K+体系中的Cu2+解吸作用强.     

水雾协同微波脱附再生树脂吸附剂

以溶剂热法合成的聚二乙烯苯（PDVB）树脂为吸附剂,苯、甲苯、二氯甲烷为典型的非极性吸附质,对比单一微波和超声雾化水协同微波条件下树脂的脱附再生效果,考察微波功率、水雾量、吸附质种类等对树脂脱附效果的影响.结果表明,PDVB 树脂在单一微波作用下对非极性有机分子的脱附率约为50%,而在超声雾化水协同作用下,PDVB 对苯、甲苯、二氯甲烷的脱附率均可达到90%以上.同时脱附床层的温度始终保持在40℃以下,不会造成树脂高温老化,多次吸附/脱附循环再生后,树脂结构仍能保持稳定,表明在微波条件下引入超声雾化水可强化体系的微波吸收能力,实现树脂吸附剂的快速脱附再生.     

挥发性有机物在活性炭纤维上的吸附和电致热脱附

采用3种不同的活性炭纤维,考察了VOCs种类、VOCs浓度以及床层温度对活性炭纤维吸附VOCs性能的影响,并采用电致热脱附技术进行再生研究.结果表明,甲苯浓度对吸附推动力影响较大,在高浓度下,可使吸附容量达到434.8mg/g.活性炭纤维吸附甲苯受温度影响较小,在60℃下仍然具有288.6mg/g的吸附容量.电致热脱附电压越大,活性炭纤维升温速率越快,脱附效率越高,经过100min即可完全脱附.经过4次吸脱附循环,活性炭纤维仍有较好的吸附效果,饱和吸附量能达到原有吸附量的80%以上.     

壳聚糖对Cu~(2+)的吸附与解吸

研究了溶液pH值、Cu2+初始浓度、吸附剂投加量、吸附时间及温度对壳聚糖吸附Cu2+的影响,并对达到吸附平衡的壳聚糖进行了解吸研究。结果表明,壳聚糖对Cu2+的吸附量随pH值的升高而增大,在pH值为4.7时,基本达到吸附平衡;吸附过程同时符合Langmuir模型和Freundlich模型,最大吸附量为142.9 mg/g;与拟一级动力学模型相比,拟二级动力学模型可以更好地描述吸附过程;吸附剂最佳投加量为1 g/L。用0.03 mol/L H2SO4溶液做脱附液,搅拌10 min,脱附率为73.4%;经过4次脱附-吸附循环,壳聚糖平衡吸附量变化不大,具有良好的重复使用性。     

活性炭吸附乙酸乙酯的动态吸附和动力学研究

该研究以商业活性炭为固定床填充剂,研究了活性炭固定床对乙酸乙酯的吸附脱附行为。使用的商业活性炭具有极高的比表面积,达到1 099.74 m2/g,对乙酸乙酯的最大吸附量达到443.7 mg/g。对活性炭吸附乙酸乙酯的实验数据进行了动态吸附模型拟合和动力学拟合,包括Boltzmann和Yoon-Nelson 2种动态吸附模型,伪一级动力学、伪二级动力学、Banham吸附率方程和Elovich方程4种动力学模型。结果表明Boltzmann模型和Banham吸附率方程具有更好的拟合效果,说明活性炭固定床的传质阻力小,传质效率高,并且发现通过Banham吸附率方程计算出来的的最大吸附量与实际最大吸附量高度吻合,可以利用该模型预测其他VOCs的吸附曲线,具有一定实际意义。     

两种类型的活性炭对Zn(Ⅱ)的吸附作用研究

分别用木炭和煤炭作为吸附剂,对Zn(Ⅱ)进行了吸附试验。虽然木炭的比表面积小于煤炭,但其对Zn(Ⅱ)的吸附作用明显优于煤炭。同时,溶液的pH对活性炭的吸附作用也有很大影响。在pH<7时,活性炭对Zn(Ⅱ)的吸附作用随着pH的增加而增加。     

Fe2+激活过硫酸盐耦合活性炭深度处理焦化废水

采用Fe²⁺激活过硫酸盐（PS）耦合活性炭处理焦化废水生化出水.在原水TOC为86.4mg/L,色度338倍的条件下,研究PS和Fe²⁺投加量,初始pH值等因素对处理效果的影响.结果表明：PS和Fe²⁺投加量分别为1.5和4mmol/L,不调节pH值（8.0）,反应60min,色度和TOC去除率可达87.17%和68.16%.经Fe²⁺/PS体系处理的废水采用A,B两种活性炭进行吸附处理,结果表明：B炭的吸附效果较好,且可去除Fe²⁺/PS体系残留的PS.B炭15g/L,反应120min时,出水色度为14倍,TOC 11.86mg/L.Fe²⁺激活PS氧化法耦合活性炭吸附深度处理焦化废水时,总色度去除率95.86%,总TOC去除率86.27%.对生化出水,Fe²⁺/PS体系出水和活性炭吸附出水进行三维荧光光谱扫描分析,结果表明：Fe²⁺/PS体系能氧化分解废水中部分类腐植酸物质,而活性炭吸附则可进一步去除了废水中残留的类腐植酸物质.     

活性炭对二硫化碳和水的共吸附动力学行为的热重研究

用热重法研究了５种国产活性炭对水蒸汽和二硫化碳的吸附动力学行为，发现其动力学行为均遵循Ｂａｎｇｈａｍ方程和Ｅｌｏｖｉｃｈ方程所描述的规律，但Ｂａｎｇｈａｍ方程更为优越。     

Zn(Ⅱ)对生物质碳源处理酸性矿山排水中厌氧微生物活性影响

通过厌氧批实验的方法,探讨了在硫酸盐还原菌(SRB)法处理模拟酸性矿山排水(AMD)的过程中,以油菜秸秆为碳源时,Zn2+浓度对SRB活性的影响.结果表明,在60 d实验中,以油菜秸秆为碳源时,当Zn2+初始浓度在73.7～196.8 mg.L-1范围时,SRB具有良好活性,实验结束时,pH从初始的5.0上升至中性范围,硫酸根还原率达到96%以上,同时Zn2+浓度降至0.05 mg.L-1以下.Tessier固体形态分类、场发射扫描电镜(FE-SEM)和X射线衍射仪(XRD)分析发现,Zn以有机物及硫化物的形态被固定,其中硫化物主要为闪锌矿(ZnS).当Zn2+初始浓度为262.97 mg.L-1时,SRB的活性受到强烈的抑制,实验结束时,pH从初始的5.0降至4.0左右,硫酸根还原率只有27%,Zn2+维持在较高浓度范围(25 mg.L-1).油菜秸秆可以作为SRB法长期处理AMD的缓释碳源,能为微生物生长繁殖提供物质和能量;秸秆的吸附性可降低Zn2+的生物毒性,使得SRB可以适应高浓度的Zn2+;SRB可以通过形成硫化物矿物的形式固定元素Zn.     

污泥含炭吸附剂对Cu^2＋的吸附实验研究

研究了采用ZnCl2化学活化法制备的污泥含炭吸附刺去除水溶液中Cu^2＋的效果,考察了溶液pH值、吸附时间、吸附剂用量和Cu^2＋浓度等对去除率的影响。实验结果表明,污泥含炭吸附剂对Cu^2＋具有较强的吸附性能,吸附平衡时间约为1h;pH值是影响吸附的主要因素,实际应用中一般控制在pH=5．0;Cu^2＋的浓度不宜过高,为了达到较好的去除效果,实际应用中吸附剂用量一般不能低于2g／100mL溶液。     

改性活性碳毡电吸附污水中的Zn2+

用20%硝酸改性活性碳毡,利用扫描电镜和傅里叶红外光谱等技术对其改性后的结构进行了表征;利用改性活性碳毡作为吸附电极,进一步研究了其应用于电吸附的除盐效果和影响因素.结果表明,改性后的活性碳毡上的羰基和羧基增多,比表面积增大了32.2%,平均孔径提高了2.5%,微孔体积增大了23.1%.在电压为1.2V,pH值为6~8,极板间距为5mm时电吸附装置对水中Zn²⁺的吸附效果最优,动力学分析表明改性活性碳毡吸附Zn²⁺更符合准二级动力学方程,吸附等温线符合Langmuir等温吸附模型,除此以外,电吸附循环实验表明用20%硝酸为再生液,通过电极反接,改性活性碳毡的再生率> 74%,说明在电吸附Zn²⁺过程中改性活性碳毡具有良好的再生性.     

Effect of calcium on adsorption capacity of powdered activated carbon

We investigated the effect of calcium ion on the adsorption of humic acid (HA) (as a target pollutant) by powered activated carbon. The HA adsorption isotherms at different pH and kinetics of two different solutions including HA alone and HA doped Ca²⁺, were performed. It was showed that the adsorption capacity of powdered activated carbon (PAC) for HA was markedly enhanced when Ca²⁺ was doped into HA. Also, HA and Ca²⁺ taken as nitrate were tested on the uptake of each other respectively and it was showed that the adsorbed amounts of both of them were significantly promoted when HA and calcium co-existed. Furthermore, the adsorbed amount of HA slightly decreased with the increasing of Ca²⁺ concentration, whereas the amount of calcium increased with the increasing of HA concentration, but all above the amounts without addition. Finally, the change of pH before and after adsorption process is studied. In the two different solutions including HA alone and HA doped Ca²⁺, pH had a small rise, but the extent of pH of later solution was bigger.     

Effect of calcium on adsorption capacity of powdered activated carbon

We investigated the effect of calcium ion on the adsorption of humic acid (HA) (as a target pollutant) by powered activated carbon. The HA adsorption isotherms at different pH and kinetics of two different solutions including HA alone and HA doped Ca²⁺, were performed. It was showed that the adsorption capacity of powdered activated carbon (PAC) for HA was markedly enhanced when Ca²⁺ was doped into HA. Also, HA and Ca²⁺ taken as nitrate were tested on the uptake of each other respectively and it was showed that the adsorbed amounts of both of them were significantly promoted when HA and calcium co-existed. Furthermore, the adsorbed amount of HA slightly decreased with the increasing of Ca²⁺ concentration, whereas the amount of calcium increased with the increasing of HA concentration, but all above the amounts without addition. Finally, the change of pH before and after adsorption process is studied. In the two different solutions including HA alone and HA doped Ca²⁺, pH had a small rise, but the extent of pH of later solution was bigger.     

萃取-吸附法处理二甲基甲酰胺(DMF)废水的实验研究

采用溶剂萃取-活性炭吸附处理某制革厂的高浓度二甲基甲酰胺(DMF)废水(ρ(DMF)为93 4g L),研究了CHCl3对DMF的萃取效果、活性炭对萃余液的动态吸附性能、用溶剂CH2Cl2再生的效果和反复再生后活性炭的吸附性能。结果表明,用CHCl35级逆流萃取后,萃余液ρ(DMF)降到1 33g L,萃取率达98 6%。萃取液拟用精馏分离回收CHCl3和DMF。萃余液经活性炭吸附后COD可降到100mg L以下,达到了国家一级排放标准。饱和活性炭经CH2Cl2洗脱、160℃空气活化再生后,其吸附性能和数量基本不变,可反复使用。