PAC对再生水中典型有机物吸附动力学和热力学研究

通过粉末活性炭(PAC)吸附再生水中3类典型有机物(腐殖酸、多糖和蛋白质)进行等温线吸附、动力学吸附及吸附前后其粒径变化试验,研究PAC吸附不同有机物的热力学和动力学特性。结果表明,吸附等温线中Freundlich方程拟合结果最好,吸附过程为单分子层吸附,PAC对腐殖酸的吸附效果最好,对多糖的吸附效果最差;热力学研究发现,PAC对3类有机物的吸附过程为自发放热过程。吸附动力学研究发现,PAC吸附3种有机物的最佳接触时间均为12 h;准二级动力学方程更适合描述PAC的吸附过程,其对有机物的吸附由液膜扩散和颗粒内扩散联合作用;PAC吸附腐殖酸的扩散速率最快,吸附量也最大。PAC吸附有机物后的粒径均不同程度地增大,吸附多糖时增加最多,吸附腐殖酸时增加最小。     

磷酸法活化银杏叶活性炭对DBP的吸附性能研究

以银杏树叶为原料,使用磷酸活化法制备粉末活性炭,采用银杏叶粉末活性炭作为吸附剂,研究了其对DBP的吸附性能.研究考察了温度、吸附时间、pH对DBP吸附性能的影响,同时拟合了吸附等温线,探讨了热力学和动力学性质.结果表明温度、吸附时间、pH对吸附效果均有影响,吸附过程符合Langmuir吸附等温方程,吸附过程是自发的,二级动力学方程更好地描述吸附动力学规律.     

磷酸法活化银杏叶活性炭对DBP的吸附性能研究

以银杏树叶为原料,使用磷酸活化法制备粉末活性炭,采用银杏叶粉末活性炭作为吸附剂,研究了其对DBP的吸附性能。研究考察了温度、吸附时间、pH对DBP吸附性能的影响,同时拟合了吸附等温线,探讨了热力学和动力学性质。结果表明温度、吸附时间、pH对吸附效果均有影响,吸附过程符合Langmuir吸附等温方程,吸附过程是自发的,二级动力学方程更好地描述吸附动力学规律。     

柚皮基活性炭对Cr(Ⅵ)的吸附作用及影响因素

利用ZnCl_2活化法制备的柚皮基活性炭(GAC)处理含Cr(Ⅵ)废水,研究了pH、投加量、吸附时间、初始浓度和温度对Cr(Ⅵ)吸附的影响。吸附等温实验数据拟合显示,与Freundlich相比,吸附等温线更符合Langmuir和Dubinin-Radushkevich(D-R)方程。25、35和45℃时,GAC的单分子层吸附量分别为119.54、132.80、和145.47 mg/g,吸附自由能分别为9.93、17.72和20.82 k J/mol。吸附动力学研究显示:准二级动力学、颗粒内扩散和Bangham模型可以描述GAC吸附Cr(Ⅵ)的反应过程,吸附以化学吸附为主,过程受膜扩散和颗粒内扩散共同控制。     

2种吸附剂对壬基酚聚氧乙烯醚吸附行为研究

该文研究了2种不同性质的吸附剂XAD-4大孔吸附树脂和活性炭对NPn EO的吸附行为。实验结果表明:2种吸附剂对NPn EO都具有一定的吸附作用,XAD-4对NPn EO的吸附效果好于活性炭。通过对2种吸附剂进行等温吸附研究发现,升高温度,XAD-4对NPn EO的吸附量增大;活性炭的吸附能力受温度影响不显著。采用Langmuir方程和Freundlich方程对NPn EO在2种吸附剂上的吸附行为进行等温方程拟合,结果表明,吸附等温线都更加符合Langmuir方程,相关系数大于0.99,属于单层分子吸附。动力学研究结果表明:NPn EO在XAD-4和活性炭上的吸附符合准二级动力学方程,相关系数大于0.99。     

颗粒活性炭对水中邻苯二甲酸二甲酯的吸附特性

研究了颗粒活性炭(GAC)对水中邻苯二甲酸二甲酯(DMP)的静态与动态吸附特性.结果表明,Freundlich和Langmuir等温线模型可以较好的拟合GAC对DMP的吸附.GAC对DMP的吸附容量较大,溶液初始浓度为200mg/L时,GAC对DMP的动态和最大静态吸附容量分别为484.60,450.89mg/g.考察了不同流速条件下(0.65～4.00mL/min)GAC吸附DMP的穿透特性,Yoon-Nelson模型能很好地拟合DMP在GAC柱中的穿透曲线,根据试验数据和Yoon-Nelson模型计算出穿透参数K′、T和穿透点t1以及平衡点t2.在建立了进水流量与Yoon-Nelson穿透模型的参数之间的关系基础上,得到了活性炭柱出水浓度与进水流量和穿透时间之间的动态关系模型.     

改性活性炭吸附饮用水中三氯硝基甲烷的研究

为提高活性炭对三氯硝基甲烷(TCNM)的去除效率,采用NaOH对颗粒活性炭(GAC)进行改性.分别采用比表面积孔径分布测定仪、扫描电镜、傅里叶红外变换光谱等仪器及Boehm官能团滴定法,对改性前后活性炭的表面理化性质进行表征.并在不同反应条件下,考察活性炭改性前后吸附饮用水中TCNM的效果.结果表明:对于10μg/L的TCNM溶液,吸附剂投加量为0.3g/L时,NaOH-GAC的吸附去除率为87%,是GAC的1.71倍.吸附剂对TCNM的吸附过程大致分为快速阶段、慢速阶段和动态平衡阶段.GAC吸附TCNM溶液的吸附平衡时间为36h, NaOH-GAC吸附TCNM溶液的吸附平衡时间为6h.GAC和NaOH-GAC吸附TCNM的快速吸附阶段均符合一级反应动力学规律.     

西维因在活性炭及草木灰上的吸附及解吸特性

在详细表征活性炭(AC)、草木灰(PA)和沉积物(S)表面性质及化学组成的基础上,研究他们对农药西维因的吸附等温线及吸附和解吸动力学特征.结果表明,化学组成类似,孔隙结构不同的碳吸附剂所遵循的吸附机理不同.介孔分布较多的AC吸附机理复杂,介孔分布较少的PA以线性分配作用为主,AC对西维因的吸附量远大于PA,表面积标化饱和吸附量显示,表面积是影响吸附量的关键因素.AC对西维因的解吸量远小于吸附量,与PA的解吸量相当,PA的解吸量与吸附量相近,且解吸动力学数据均能用准一级动力学方程拟合,说明以分配作用黏附于碳吸附剂上的西维因可能又以分配的形式解吸.沉积物(S)中掺混AC和PA后,对西维因的吸附量增加,解吸量降低,证明AC和PA均具有应用于污染沉积物治理的潜力,但复杂的沉积物体系使得吸附并非简单的叠加.     

粉末活性炭粒径对水中菲吸附动力学的影响效应研究

以菲为目标污染物,研究了粉末活性炭(PAC)在微尺度(1～ 100.Μm)下的粒径效应对多环芳烃吸附性能的影响.实验中按照中值粒径将研磨后得到的粉末活性炭划分为:PAC-1 (19 μm)、PAC-2(46μm)、PAC-3(76 μm).通过比表面积及孔隙度自动分析仪、原位拉曼光谱、扫描电镜等手段对PAC物化性质进行表征,发现粒径减小使PAC的BET比表面积和总孔容增加了10％ ～20％左右,而对PAC表面化学性质的影响较小.PAC的粒径分布对其吸附性能有显著影响,这种影响主要体现为吸附速率成倍的增加,其次是吸附容量有30％ ～36％的增幅.分别用3种动力学模型对吸附过程进行拟合,结果表明,伪二级动力学方程的拟合程度最高,PAC-1有最大的吸附速率常数k,并且随着粒径的减小,k值逐渐增大.     

强化电容去离子脱盐的吸附机理研究

采用活性炭作为电极材料,通过涂层方法制备了活性炭电极,并构建了简易的电容去离子(CDI)反应装置。从吸附热力学(吸附等温线、热力学参数等)和吸附动力学角度,对所制备的CDI用活性炭涂层电极电容去离子脱盐的吸附理论进行分析,试图揭示提高CDI脱盐效率的吸附机制。结果表明:Na Cl溶液在活性炭涂层电极上的吸附符合准一级动力学模型;活性炭涂层电极吸附Na Cl的过程以物理吸附为主,也进一步证明了活性炭电极对离子的吸附主要通过电场的静电引力作用,而非电化学氧化还原作用;CDI过程活性炭涂层电极电吸附Na Cl符合Langmuir吸附等温线,属于单分子层吸附。     

改性颗粒活性炭对水中溴酸根的吸附特性研究

采用阳离子表面活性剂氯化十六烷基吡啶(CPC)改性颗粒活性炭以提高活性炭对溴酸根的吸附能力.通过小试研究了改性颗粒活性炭(GAC-CPC)对溴酸根的吸附特性,考察了BrO-3初始浓度、pH、共存阴离子等因素对吸附过程的影响.结果表明,CPC改性能显著提高GAC对BrO-3的吸附能力,吸附量随着初始浓度升高而增大;在碱性条件下GAC-CPC对BrO-3的吸附量减小;共存阴离子与BrO-3在GAC-CPC上存在竞争吸附,其影响顺序为:NO-3SO2-4PO3-4CO2-3.用准一级、准二级和颗粒内扩散动力学模型拟合GAC-CPC吸附BrO-3的动力学过程,结果表明,准二级动力学能更好的描述吸附过程,且孔扩散可能是改性GAC吸附BrO-3初始阶段的主要速率控制因素.用Langmuir和Freundlich等温吸附模型拟合不同温度下BrO-3的吸附平衡过程,结果表明,Langmuir等温吸附模型能很好的描述吸附平衡过程,GAC-CPC吸附BrO-3的过程是自发且放热的,温度升高不利于吸附.     

活性炭负载二氧化锰的制备及其对罗丹明B吸附效能

采用颗粒活性炭(GAC)以共沉淀和热分解法制备了改性活性炭(MnO_2-AC),并采用SEM、XRD表征手段对改性前后活性炭进行微观分析;进而研究了GAC和MnO_2-AC随染料初始浓度、活性碳投加量、温度、吸附时间变化对染料废水罗丹明B的吸附效果影响。结果表明:GAC经改性后,活性炭表面变得粗糙,并有MnO_2产生。在MnO_2-AC投加量为0.2 g,罗丹明B浓度为100 mg/L,温度为25℃条件下反应12 h,其吸附量达到36.80 mg/g。另外,MnO_2-AC对罗丹明B的吸附过程符合Langmuir等温模型,并遵循准二级动力学模型。     

活性炭吸附二苯并呋喃的动力学

采用Norit RB1和Monolith两种活性炭吸附气相中低浓度的二苯并呋喃,测定了二苯并呋喃在2种活性炭上的吸附等温线和吸附动力学曲线,分析了气相主体浓度、温度和二苯并呋喃初始浓度等因素对固相有效扩散系数的影响.结果表明,Langmuir吸附等温线模型能够比较准确地描述二苯并呋喃在Norit-RB1和Monolith活性炭上的吸附相平衡;二苯并呋喃在活性炭上的吸附速率受固相扩散控制;固相有效扩散系数随温度的升高而增大,气相浓度和二苯并呋喃初始浓度对固相有效扩散系数影响较小.     

Rapid removal of bisphenol A on highly ordered mesoporous carbon

Bisphenol A (BPA) is of global concern due to its disruption of endocrine systems and ubiquity in the aquatic environment. It is important, therefore, that e orts are made to remove it from the aqueous phase. A novel adsorbent, mesoporous carbon CMK-3, prepared from hexagonal SBA-15 mesoporous silica was studied for BPA removal from aqueous phase, and compared with conventional powdered activated carbon (PAC). Characterization of CMK-3 by transmission electron microscopy (TEM), X-ray di raction, and nitrogen adsorption indicated that prepared CMK-3 had an ordered mesoporous structure with a high specific surface area of 920 m2/g and a pore-size of about 4.9 nm. The adsorption of BPA on CMK-3 followed a pseudo second-order kinetic model. The kinetic constant was 0.00049 g/(mg min), much higher than the adsorption of BPA on PAC. The adsorption isotherm fitted slightly better with the Freundlich model than the Langmuir model, and adsorption capacity decreased as temperature increased from 10 to 40°C. No significant influence of pH on adsorption was observed at pH 3 to 9; however, adsorption capacity decreased dramatically from pH 9 to 13.     

活性炭对天然水体中甲基对硫磷和三氯乙烯的吸附特性研究

采用序批式试验研究了3种粉末活性炭(PAC)对天然水体中甲基对硫磷(MP)和三氯乙烯(TCE)的吸附平衡特性,利用均相表面扩散模型(HSDM)对不同投炭量下的吸附动力学进行拟合与预测,并探讨了天然有机物(NOM)对MP、TCE在PAC上的竞争吸附效应.研究结果表明,天然水体条件下,3种PAC对MP和TCE的吸附符合Langmuir模型和Freundlich模型;MP比TCE更易于被PAC吸附;3种PAC对MP、TCE的吸附能力由大到小依次为YK炭、SL炭和JC炭;HSDM模型可以很好地对吸附动力学进行拟合,并能够有效地预测不同投炭量时的吸附动力学;天然水体中的NOM会与MP和TCE在PAC上发生竞争吸附,NOM对MP的竞争吸附作用相对TCE更为显著.     

Powdered activated carbon adsorption of two fishy odorants in water: Trans,trans-2,4-heptadienal and trans,trans-2,4-decadienal

Powdered activated carbon (PAC) adsorption of two fishy odorants, trans,trans-2,4-heptadienal (HDE) and trans,trans-2,4-decadienal (DDE), was investigated. Both the pseudo first-order and the pseudo second-order kinetic models well described the kinetics curves, and DDE was more readily removed by PAC. In isotherm tests, both Freundlich and Modified Freundlich isotherms fitted the experimental data well. PAC exhibited a higher adsorption capacity for DDE than for HDE, which could be ascribed to the difference in their hydrophobicity. The calculated thermodynamic parameters (ΔG⁰, ΔH⁰, and ΔS⁰) indicated an exothermic and spontaneous adsorption process. PAC dosage, pH, and natural organic matter (NOM) presence were found to influence the adsorption process. With increasing PAC dosage, the pseudo first-order and pseudo second-order rate constants both increased. The value of pH had little influence on HDE or DDE molecules but altered the surface charge of PAC, and the maximum adsorption capacity occurred at pH 9. The presence of NOM, especially the fraction with molecular weight less than 1 k Dalton, hindered the adsorption. The study showed that preloaded NOM impaired the adsorption capacity of HDE or DDE more severely than simultaneously fed NOM did.     

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.     

水中高氯酸根的颗粒活性炭吸附过程及影响因素分析

通过批量实验研究了颗粒活性炭(GAC)对水中高氯酸根(ClO-4)的吸附特性,考察了pH、ClO-4初始浓度和共存阴离子对吸附作用的影响,并分析了吸附动力学和等温吸附模型.结果表明, GAC对ClO-4的吸附容量在碱性条件下减小,随初始浓度升高而增大,共存阴离子与ClO-4在GAC上存在竞争吸附,其影响顺序为SO2-4 > NO-3 > CO2-3 > H2PO-4 > BrO-3≈Cl-. ClO-4在GAC上的吸附最符合准二级动力学模型,吸附中存在大孔扩散过程,且孔扩散可能为GAC吸附ClO-4的主要速率控制步骤.试验浓度范围内吸附过程符合Langmuir、Freundlich和Tempkin 3种等温吸附模型,吸附过程是自发且放热的,温度升高不利于GAC对ClO-4的吸附,温度为288、298和308K时的饱和吸附容量分别为13.00、11.21和8.04 mg'g-1.说明GAC虽较易吸附水中ClO-4,但必须控制反应条件,如温度、pH和共存阴离子浓度等,以取得最佳吸附效果.