响应面优化污泥-茶渣生物炭的制备

污泥和茶渣都是典型的固体废弃物。将污泥和茶渣制备成生物炭,采用响应面分析（RSM）的方法优化生物炭的制备过程,主要考察温度、茶渣污泥配比和停留时间的影响,以得率和碘值作为评价生物炭的指标。结果表明：影响污泥-茶渣生物炭得率和吸附碘值的因素次序是：制备温度 > 配比 > 停留时间,温度和时间的交互影响较为明显。生物炭制备优化的条件是：制备温度为300℃,配比为0.7,停留时间为1.8 h,模型预测的得率和碘值分别是54.47%和624.07 mg·g-1,而实际测定的得率和碘值分别（53.50±0.50）%和（605.72±8.62）mg·g-1,生物炭有作为吸附剂的潜力。可见,RSM方法用于优化污泥-茶渣生物炭的制备是可行和合适的。     

响应面法优化酵母菌处理餐饮废水

从餐饮废水集水井壁上的生物膜中筛选出酵母菌菌株,选择废水降解能力相对较高的3株酵母菌对餐饮废水进行处理。以COD去除率为主要指标,在单因素实验的基础上,运用响应面法对pH、TN和TP进行优化,得到酵母菌处理餐饮废水的最优条件。结果表明,酵母菌处理餐饮废水最优的工艺条件为pH=5.55、TN=27.63 mg/L、TP=4.40 mg/L,COD去除率达到90.3%;当进水COD为2 235 mg/L、油为660. 2 mg/L时,COD与油实际去除率分别达到了89.9%和89.8%。     

响应面法优化污泥-花生壳共热解工艺条件

以乙酸钾为催化剂,采用外热式反应釜共热解制备污泥-花生壳生物炭,根据Box-Behnken中心组合实验设计原理,在单因素实验的基础上,以热解温度、花生壳添加量、催化剂添加量和热解时间为考察因素,以污泥-花生壳生物炭的碘吸附值为响应值,建立了考察因素和响应值之间的三次多项式模型。回归方程方差分析结果表明：花生壳添加量对生物炭碘吸附值的影响最显著;热解温度和热解时间、催化剂添加量和热解时间之间交互作用影响显著。调整后确定的最佳热解工艺条件为,热解温度375 ℃,花生壳添加量60%,催化剂添加量5%,热解时间66 min。在最优条件下,制备的生物炭碘吸附值为420.86 mg·g-1,比表面积（BET）为12.565 m2·g-1,总孔容为0.028 28 cm3·g-1,平均孔径为4.501 nm。     

低成本海水改性生物炭颗粒的制备及其对水中磷的动态吸附性能

针对生物炭除磷领域中缺乏兼具经济性和实用性的Mg改性生物炭的问题,以海水为廉价Mg源,制备了海水改性生物炭颗粒(SBC-g),探究了其物理化学特性和吸附磷酸盐机理,考察了柱高、流量和初始质量浓度对SBC-g动态吸附磷酸盐的影响及对含磷养殖尾水的处理效果,并对SBC-g进行了经济性分析。结果表明,改性后SBC-g表面负载的Mg(OH)₂纳米片可增加吸附的活性位点,增大了介孔的孔径和孔容,改变了表面电荷性质,从而提高了其对磷酸盐的吸附容量。在一定范围内,柱高的增加或流量和初始质量浓度的降低均可延长穿透时间。Thomas模型对穿透曲线拟合良好(R² > 0.919),可以较为准确地反映动态吸附过程。SBC-g吸附柱对养殖尾水具有良好的除磷效果,在最佳条件下吸附柱的穿透时间为589 min,磷饱和吸附量为1 051 mg·kg⁻¹。SBC-g的生产成本约为2.65 元·kg⁻¹,和其他除磷吸附剂相比具有较大的价格优势,兼具经济性和实用性。该研究结果可为Mg改性生物炭的制备及其在水体磷污染治理领域的实际应用提供参考。     

改性芦苇生物炭对水中硫酸盐的吸附性能及机理

水中过高浓度硫酸盐赋存会对水生环境产生一定的影响。为此,选取芦苇秸秆作为生物炭原料,通过添加煤矸石共热解对生物炭进行了改性,采用扫描电子显微镜(SEM)、氮气吸附脱附法(BET)和傅里叶红外光谱(FTIR)等手段对生物炭的物理化学性质进行了分析,考察了pH、吸附剂投加量、吸附时间和初始浓度对水中硫酸盐吸附性能的影响。结果表明：改性后生物炭(MBC)的吸附效果优于未改性生物炭(OBC);MBC的粗糙程度大于OBC,MBC拥有更大的比表面积和更多的孔隙结构,其比表面积为改性前的2.4倍;对吸附过程进行吸附动力学和吸附等温模型拟合,发现准一级动力学模型和Langmuir模型可以更好的描述MBC对硫酸盐的吸附行为,表明吸附过程以静电吸附和单分子层吸附为主。当pH为2、投加量为8 g·L^-1时改性材料吸附效果最好,最大吸附量可达29.69 mg·g^-1,且经过5次再生吸附后,硫酸盐去除率仍能达到50%以上。因此,改性后的生物炭可作为去除水体中硫酸盐的良好材料。     

改性玉米秸秆炭和花生壳炭对溶液中Cd2+的吸附

对玉米秸秆和花生壳炭化制备的生物炭,运用高锰酸钾进行改性,研究其对Cd2+的吸附效果。通过批次吸附实验,考察了两种改性生物炭对Cd2+吸附的初始浓度、pH值、接触时间等因素的影响。结果表明,在pH为6.0,Cd2+浓度为100 mg·L-1,温度为20℃,吸附时间为12 h,吸附剂投加量为1.0 g·L-1条件下,改性玉米秸秆炭和花生壳炭对Cd2+的去除率分别为67.03%和46.10%,与未改性的生物炭相比,吸附率分别提高了3.8倍和6.2倍。改性玉米秸秆炭和花生壳炭对溶液中Cd2+的吸附均符合Langmuir和Freundlich等温吸附模型,最大吸附量分别为68.97和55.55 mg·g-1。两种改性生物炭的吸附行为均符合准二级吸附动力学模型,说明其吸附以化学吸附为主。改性玉米秸秆炭和花生壳炭吸附Cd2+后,可用NaOH溶液进行解吸,解吸4次后,对Cd2+仍有较好的吸附效果,吸附量分别为31.40和24.10 mg·g-1。这说明,高锰酸钾改性玉米秸秆炭和花生壳炭是一种吸附性能高且能够重复利用的去除溶液中Cd2+的吸附材料。     

响应面法优化微波热解制备污泥-秸秆吸附剂的工艺研究

以氯化锌为活化剂,采用微波诱导热解法制备秸秆-污泥复合吸附剂,根据Box-Behnken响应面优化法的设计原理,在单因素实验基础上,以氯化锌质量分数、微波功率、微波时间为考察因素,以秸秆-污泥复合吸附剂的碘值为响应值,建立了考察因素和响应值之间的二次多项式模型。回归分析结果表明,在热解时间和微波功率之间存在交互作用,氯化锌浓度和热解时间以及氯化锌浓度微波功率之间交互作用不明显。调整后的最佳制备参数为微波时间250 s,微波功率540 W,氯化锌含量1.0。在此优化条件下,制得秸秆-污泥复合吸附剂的碘值为621.45 mg/g。     

Fe2+改性菖蒲生物炭制备及对水中磷的吸附特性

为实现湿地植物(菖蒲)的资源化利用,以NaOH进行预处理,以FeSO4为改性剂,通过热解制备了改性菖蒲生物炭(MBC),探究热解温度、改性剂浓度、添加量、溶液初始pH和共存离子对生物炭吸附磷的影响,并通过SEM-EDS、FT-IR、XRD和元素组成等手段对生物炭进行表征.结果 表明,相较于未改性的菖蒲生物炭(BC),M...     

白醋废水制备微生物絮凝剂的响应面法优化及其对造纸废水的处理

以选取微生物絮凝剂的廉价培养基为研究目的,从活性污泥中筛选微生物絮凝剂产生菌,选取白醋废水为廉价培养基代替发酵培养基对菌种进行培养,通过单因素培养条件优化,考察了不同体积分数废水、外加碳源、外加氮源、培养时间和pH值对微生物絮凝剂产生菌的絮凝率的影响,通过P-B筛选与响应面分析相结合用于优化白醋培养基培养条件,并对实际造纸废水进行处理研究。实验结果表明,经过预处理灭菌后,单独以白醋废水作为廉价培养基,最适条件为体积分数80%、转速140 r·min-1、培养时间48 h、温度32℃、pH 6.88、磷酸氢二钾4.08 g·L-1、氯化铵2.39 g·L-1,并对造纸废水加以处理,絮凝率达96.77%,COD去除率56.13%,色度去除率95.60%。因此,利用白醋废水作为微生物絮凝剂的替代培养基是完全可行的,并且可以用于实际废水的处理,达到以废治废的目的。     

氯化锌法改性小麦秸秆制备生物碳质吸附剂及其对磷酸根的吸附效果

为实现农作物秸秆资源化,解决水体富营养化问题,将小麦秸秆化学改性成一种可以有效吸附水体中磷酸根的生物碳质吸附剂,重点考察了氯化锌法改性小麦秸秆制备生物碳质吸附剂的最佳工艺条件以及产品对水体中磷酸根的去除效果。结果表明,当氯化锌溶液质量浓度为250 g/L、浸渍比为2.2∶1、活化温度为600℃、活化时间为45 min时,所得的小麦秸秆生物碳质吸附剂的得率为37.85%,对磷酸根的去除率为99.33%。