改性稻壳生物炭对水中Cd~(2+)的吸附性能研究

为提高生物炭对水中Cd~(2+)的吸附去除性能,以BC1和BC2 2种稻壳生物炭为基础材料,分别采用NaOH和FeCl_3溶液制备得到NBC1和NBC2以及FBC1和FBC2改性稻壳生物炭,并通过吸附动力学和等温吸附实验研究6种生物炭对水中Cd~(2+)的吸附性能。结果表明,对于50 mg·L~(-1) Cd~(2+)溶液,当生物炭投加量为1 g·L~(-1)时,BC1、BC2对Cd~(2+)的吸附量分别为14.76和13.72 mg·g~(-1),NBC1、NBC2对Cd~(2+)的吸附量分别为未改性稻壳生物炭的3.26和2.47倍,而FBC1、FBC2对Cd~(2+)的吸附量则仅为未改性稻壳生物炭的1.03和0.74倍,NaOH改性稻壳生物炭能显著提高稻壳生物炭对Cd~(2+)的吸附能力,而FeCl_3改性对稻壳生物炭吸附Cd~(2+)的能力影响不大。稻壳生物炭对Cd~(2+)的吸附符合准二级动力学和Langmuir模型,为单分子层吸附过程;NBC1和NBC2对Cd~(2+)的最大吸附量(131.58和98.04 mg·g~(-1))明显高于FBC1和FBC2(30.30和23.26 mg·g~(-1))。与FeCl_3改性相比,NaOH改性显著增强稻壳生物炭对Cd~(2+)的吸附能力,其主要原因为NaOH使生物炭表面碱性含氧官能团增多,从而增强了生物炭与Cd~(2+)之间的离子交换和沉淀作用。     

镁改性芦苇生物炭对水环境中磷酸盐的吸附特性

为了实现湿地水生植物资源化利用,加强对水环境中磷污染的控制,以中国东北地区湿地典型水生植物芦苇(Phragmitesaustralis)为生物质材料,在700℃条件下制备成生物炭,用六水合氯化镁作为改性剂对生物炭进行改性,通过SEM和能谱分析对芦苇生物炭改性前后进行表征,发现未改性的芦苇生物炭的电镜呈明显的孔隙结构,孔壁薄,孔隙排列有序,Mg元素含量仅为0.17%;而镁改性芦苇生物炭的孔隙负载了一些针状结构,且Mg元素的含量达到5.04%。说明镁离子成功负载在生物炭的表面。通过SEM、EDS、FTIR、XRD等技术对镁改性芦苇生物炭吸附磷酸盐前后进行表征,发现磷酸盐主要以Mg HPO_4和Mg_3(PO_4)_2的形态吸附在镁改性生物炭上。吸附动力学实验结果表明,镁改性生物炭对磷酸盐的吸附过程符合准二级动力学模型,吸附机理是由物理吸附和化学吸附共同作用的。通过颗粒内扩散模型的分析发现吸附速率由表面吸附、液膜扩散和颗粒内扩散等共同决定。镁改性生物炭对磷酸盐的吸附热力学可以用Langmuir方程描述(R~2=0.938 6),表明该吸附行为主要是单分子层吸附。共存离子实验表明,HCO_3~-和CO_3~(2-)能明显抑制镁改性生物炭对磷酸盐的吸附。经过3次解吸,镁改性生物炭吸附后的磷可全部释放。当温度为308 K,改性剂浓度为2 mol·L~(-1),改性生物炭投加量为2.0 g·L~(-1),p H为7.0时,吸附效果最佳,吸附量可达到2.37 mg·g~(-1)。     

煤泥制备活性炭的研究及应用

以洗煤厂的废料为原料制备活性炭,结果表明,只要其灰分含量小于25%,就可以制备出性能较好的粒状活性炭.活性炭对苯的吸附容量达450mg·g~(-1),对水中对硝基苯酚的饱和吸附容量约为430mg·g~(-1),四氯化碳吸附率约54%,比表面积约1000m~2·g~(-1),碘值700mgI_2·g~(-1),可用于有机溶剂回收、空气与水的净化及作催化剂载体.     

凹凸棒石和海泡石对镉离子的吸附效果

采用静态批试验方法研究了凹凸棒石和海泡石对溶液中Cd~(2+)的吸附特性,并通过考察一定离子强度下,不同初始浓度、固液比、吸附时间和pH值对吸附镉的影响。结果显示:在0.01 mol·L~(-1)NaNO_3离子强度下,高品位海泡石、凹凸棒石和低品位凹凸棒石对溶液中Cd~(2+)的吸附量与初始浓度呈正比,与固液比呈反比;根据Langmuir等温吸附方程拟合结果,在给定离子强度25℃条件下黏土矿物Cd~(2+)的理论饱和吸附量从大到小依次为高品位凹凸棒石(33.67 mg·g~(-1))、高品位海泡石(25.55 mg·g~(-1))、低品位凹凸棒石(11.52 mg·g~(-1))和低品位海泡石(5.24mg·g~(-1));Cd~(2+)在海泡石、凹凸棒石上的吸附受pH值的影响较大,在pH值为2~4时吸附效果最好;凹凸棒石对Cd~(2+)的吸附较为稳定,在3 h时基本达到吸附平衡;在离子强度为0.01 mol·L~(-1)NaNO_3、Cd~(2+)初始浓度为625 mg·L~(-1)、黏土矿物添加量为15 g·L~(-1)和pH值为2~4时,去除效果从大到小依次为高品位海泡石、高品位凹凸棒石、低品位凹凸棒石和低品位海泡石。     

液化黑藻基炭微球水热制备及吸附诺氟沙星的过程与机制

以沉水植物轮叶黑藻为原材料,采用生物质液化和水热合成技术制备黑藻基炭微球(PCSs),并以磷酸为活化剂对所制备的炭微球进行活化以提升其吸附性能.对PCSs的结构和化学性质进行了表征和分析,同时采用扫描电镜对所制备PCSs的表面形貌进行了观察.并系统研究了PCSs用量、溶液温度及pH值对诺氟沙星(NOR)吸附效果的影响.结果表明,PCSs的BET比表面积、平均孔径、总孔容和等电点分别为67.92 m~2·g~(-1)、6.52 nm、0.11 cm~3·g~(-1)和3.0.PCSs用量、溶液温度及pH值对PCSs吸附去除NOR具有显著的影响,在PCSs用量0.6 g·L~(-1)、溶液温度30℃和pH=6时,10 mg·L~(-1)NOR的吸附去除率可达99.3%.动力学实验表明NOR在PCSs上的吸附行为符合准二级动力学模型,等温吸附曲线符合Langmuir方程,PCSs对NOR的最大单分子层吸附量为36.95 mg·g~(-1).热力学参数表明PCSs对NOR的吸附是一个熵增加的自发吸热反应.     

咪唑类离子液体在β沸石上的吸附

采用硅铝比(SiO_2与Al_2O_3的物质的量之比)为31.66和190.73的两种β沸石分子筛,吸附氯化1,3-二甲基咪唑([DMIM]Cl)、氯化1-丁基-3-甲基咪唑([BMIM]Cl)及氯化1-辛基-3-甲基咪唑([OMIM]Cl)等3种不同分子量大小的咪唑类离子液体,研究不同硅铝比的β沸石对分子大小不同的离子液体的吸附差异.实验结果表明,β沸石对离子液体的吸附等温线符合Freundlich吸附模式,[DMIM]Cl、[BMIM]Cl和[OMIM]Cl在β_1沸石上的吸附容量分别为0.62 mmol·g~(-1)、0.67 mmol·g~(-1)和0.73 mmol·g~(-1),在β_2沸石上的吸附容量分别为0.23 mmol·g~(-1)、0.38 mmol·g~(-1)和0.55 mmol·g~(-1).β_1沸石的吸附效果比β_2沸石要好,且随着离子液体阳离子上烷基侧链碳原子数目增加,针对同一种吸附质,β_1和β_2沸石吸附容量之间的差异逐渐减小.吸附动力学显示[DMIM]Cl、[OMIM]Cl在β沸石上的吸附符合二级动力学,β_1沸石吸附速率高于β_2沸石,且吸附平衡所需时间更短.[DMIM]Cl和[OMIM]Cl在β_1沸石上的吸附速率常数分别为0.0248 g·mg~(-1)·min~(-1)和0.0109 g·mg~(-1)·min~(-1),在β_2沸石上的吸附速率常数分别为0.0171 g·mg~(-1)·min~(-1)和0.0033 g·mg~(-1)·min~(-1).β沸石对离子液体[BMIM]Cl及[OMIM]Cl的吸附容量比目前已报道文献中的活性炭的更高,是去除水体中离子液体的一种潜在优质吸附剂.     

聚合物碳化制备高比表面积微孔炭材料及其CO_2吸附性能

以商业化副产物聚偏二氯乙烯(PVDC)树脂粉末为碳源制备炭材料并研究了298 K时CO_2的吸附性能.研究结果表明,PVDC树脂直接碳化得到比表面积为1220 m~2·g~(-1)且孔径小于1.5 nm的纯微孔炭材料,CO_2在1 bar下的吸附量高达3.97 mmol·g~(-1).在此基础上用KOH对微孔炭材料进行活化处理,发现KOH活化在增大炭材料比表面积的同时能保持高微孔率,但1 bar下的CO_2吸附量适度降低.高压下CO_2吸附量与炭材料的比表面积呈正比,20 bar时在比表面积为2150 m~2·g~(-1)样品上的吸附量为18.27 mmol·g~(-1),这与其他类型高比表面积吸附剂相比都处于较高水平.     

颗粒活性炭催化臭氧氧化降解活性黑5

本文以深度处理后印染废水为配水模拟实际废水,对颗粒活性炭催化臭氧氧化降解活性黑5进行了研究.用低温N_2吸附-脱附等温线、SEM-EDS等对颗粒活性炭进行了表征,发现颗粒活性炭比表面积高达931 m~2·g~(-1).考察了颗粒活性炭吸附性能和催化臭氧活性,结果表明单独臭氧与颗粒活性炭催化臭氧脱色率在反应30 min内均高达100%.反应1h时,5 g·L~(-1)、10 g·L~(-1)颗粒活性炭催化臭氧TOC去除率分别为57%、74%,比单独臭氧高出33%和50%,颗粒活性炭具有良好的催化效果,能提高对污染物的矿化效果.颗粒活性炭促进了溶解性臭氧分解,重复使用6次后10 g·L~(-1)活性炭在反应时间为2 h时染料废水TOC去除率均能稳定在85%左右,多次利用后活性炭的催化活性没有明显降低.EPR检测表明,其主要机制为颗粒活性炭能够稳定地催化臭氧分子分解产生羟基自由基,实现污水中有机物的矿化.     

几种可作固相碳源的硝酸根吸附剂的制备及其性能

研发具有既能吸附NO_3~-同时又能缓释碳源的材料对提高反硝化效率具有重要意义.本研究制备了3种不同的NO_3~-离子吸附剂:改性美人蕉(MCL)、改性稻秆(MRS)和改性花生壳(MPS),采用SEM、红外光谱和元素分析仪对其性能进行分析和表征,并考察了几种材料的NO_3~-吸附效果和释碳效果.研究结果表明,在20℃,pH值为6.72时,1 g·L~(-1) MCL、MRS和MPS对25 mg·L~(-1) NO_3~-的去除率分别可达56.5%、65.85%和65.72%;伪二级动力学方程能更好地描述吸附过程;Langmuir模型(R~20.99)能更好地拟合它们的等温吸附过程;MCL、MRS和MPS对NO_3~-的吸附量随温度升高而降低,在25℃下最大吸附量分别为27.17、29.85、29.59 mg·g~(-1);通过热力学计算,MCL、MRS和MPS对NO_3~-的吸附是放热、自发的过程;实验5 d后3种吸附剂的释碳量分别稳定在50、60、88 mg·(g·L·d)~(-1)左右.由此可见,3种吸附剂均具有作为反硝化固相碳源的潜力.     

磷酸活化活性炭对Cu~（2＋）的吸附特征研究

寻求廉价而高效的吸附材料为目的,研究向日葵秸杆基活性炭对铜离子的吸附性能。以向日葵秸秆为原料,经H3PO4活化制备活性炭,通过静态实验研究了其对水溶液中Cu2＋的吸附特性,考察了溶液pH值、吸附温度和离子强度对吸附的影响,探讨了吸附热力学、动力学和吸附机理。结果表明：溶液pH值为5～6时活性炭对Cu2＋的去除效果最好;向50 mL 170 mg·L-1的溶液中加入0.5 g活性炭,温度为45℃、吸附时间为1 h时,对Cu2＋的去除率可达98.3%;Langmuir方程能更好地描述Cu2＋在活性炭上的等温吸附特征,静态吸附容量可达41.03 mg·g-1;吸附过程符合拟二级动力学过程,且为吸热的化学吸附过程,膜扩散为速率控制步骤,离子交换可能在吸附过程中起了重要作用。