改性西瓜皮生物炭的制备及其对Pb(Ⅱ)的吸附特性

以西瓜皮为原料,使用硫化铵[(NH₄)₂S]对其改性制备生物炭(MBC),用于对Pb(Ⅱ)进行吸附.探究了溶液pH、吸附时间、吸附剂添加量、Pb(Ⅱ)初始质量浓度和离子强度等因素对Pb(Ⅱ)吸附效果的影响.结果表明,饱和吸附时间为5 h,吸附反应的最佳pH为6,当Pb(Ⅱ)初始质量浓度1 000 mg·L^-1,吸附剂添加量为2.0 g·L^-1时,MBC对Pb(Ⅱ)的最大吸附量可达97.63 mg·g^-1,明显高于未改性西瓜皮生物炭(BC)对Pb(Ⅱ)的吸附量.改性西瓜皮生物炭对Pb(Ⅱ)的吸附符合Langmuir等温吸附模型和拟二级动力学模型,证明吸附以单分子层化学吸附为主.使用氢氧化钠溶液对吸附Pb(Ⅱ)之后的MBC进行解吸来研究MBC的可重复使用性,在第六次循环中吸附量仍达64.74 mg·g^-1.采用傅立叶转换红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)、氮吸附(BET)、扫描电镜-能谱分析(SEM-EDS)、X射线衍射(XRD)和Zeta电位...     

羧基甲壳素对Pb(Ⅱ)的吸附性能及机理研究

为了提高甲壳素对Pb²⁺吸附性能,采用2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧基（TEMPO）/次氯酸钠（NaClO）/溴化钠（NaBr）氧化体系对甲壳素羧基化改性.采用FTIR、Solid ¹³C-NMR、XRD和SEM-EDX等对羧基甲壳素结构和形貌进行表征,考察了不同NaClO用量制备的羧基甲壳素、溶液pH值、Pb（Ⅱ）初始浓度、吸附时间和离子强度对吸附量的影响,利用XPS探究其吸附机理.结果表明,氧化改性不改变甲壳素的晶型,羧基出现在甲壳素晶体表面;NaClO用量和溶液pH值对吸附量影响显著,pH值为4.0~6.0,NaClO用量为30mL制备的羧基甲壳素吸附效果好,60min达到平衡,室温下饱和吸附量达233.64mg/g;吸附动力学符合准二阶动力学方程,吸附等温线符合Freundlich等温吸附模型,吸附机理包括静电作用、络合配位和离子交换.     

高锰酸钾改性桉木生物炭对Pb(Ⅱ)的吸附特性

以桉木为原料,使用高锰酸钾对桉木生物炭（BC）进行改性,制备改性生物炭（KBC）.对其进行表征,并进行了水溶液中Pb （Ⅱ）的静态吸附实验,探究了溶液pH、吸附剂投加量、吸附时间、温度和初始浓度对Pb （Ⅱ）的吸附效果影响.结果表明,最佳吸附反应pH为5,吸附在6 h达到饱和,当温度为25℃,Pb （Ⅱ）的初始浓度为100mg ·L^-1,吸附剂投加量为0.06 g时,KBC对Pb （Ⅱ）的最大吸附量为83.059mg ·g^-1,去除率为99.67%.KBC对Pb （Ⅱ）的吸附遵循二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型,其是发生在均匀表面的单层吸附.采用BET、SEM-EDS、XRD、FT-IR和XPS对吸附剂进行表征分析,发现吸附机制主要是KBC含氧和KBC含锰基团通过络合作用和沉淀作用来吸附Pb （Ⅱ）,以及在吸附过程中生物炭表面会形成—O—Pb—O—双齿配合物.因此,高锰酸钾改性BC可以作为一种很好的Pb （Ⅱ）吸附剂.     

酿酒酵母吸附Pb(Ⅱ)的表面特性研究

为深入探讨酿酒酵母吸附Pb（Ⅱ）的微观作用机制,本文利用表面显微分析技术（SEM-EDS、TEM-EDS、AFM）研究了酿酒酵母细胞吸附重金属离子Pb（Ⅱ）前后的细胞表面变化.研究结果表明,酿酒酵母细胞与Pb（Ⅱ）作用后,细胞表面除吸附Pb（Ⅱ）外,同时产生大量更高浓度的含Pb（Ⅱ）沉淀,导致Pb（Ⅱ）从溶液中被去除.酵母与Pb（Ⅱ）反应前,酵母细胞表面可检测到的主要元素包括C、O、N、P、S、K、Mg;酵母与Pb（Ⅱ）作用后,细胞表面始终保持C、O、P吸收峰,而N、K、Mg、S吸收峰随反应条件不同而减弱、消失或增强.P作为细胞表面组分可能与Pb（Ⅱ）结合.酵母与Pb（Ⅱ）作用过程中,重金属离子促进酵母细胞释放细胞内含物.原子力显微镜（AFM）证实,云母片表面对酵母吸附Pb（Ⅱ）后细胞的铺展变形作用明显增大.     

混合金属氧化物/碳复合材料的制备及其对Pb(Ⅱ)的吸附性能

由金属离子及其类似物可控合成的层状双金属氢氧化物具有丰富的层间离子和表面官能团,因而在吸附方面得到了广泛研究,但吸附-脱附应用方式会对环境造成二次污染.将吸附刚果红的层状双金属氢氧化物通过煅烧碳化制备混合金属氧化物/碳复合材料,详细研究了对水溶液中重金属离子Pb(Ⅱ)的吸附性能.结果表明,混合金属氧化物/碳复合材料对Pb(Ⅱ)具有较快的吸附速率和较高的吸附容量.30 min内吸附量即可达到150 mg·g^-1以上,同时,其吸附量随层状双金属氢氧化物中引入Mg²⁺含量的增加而增加,最大达到368 mg·g^-1.混合金属氧化物/碳复合材料对Pb(Ⅱ)的去除机制主要是表面诱导生成难溶物Pb₃(CO3)₂(OH)₂.研究结果为混合金属氧化物/碳复合材料对含铅土壤的修复奠定了应用基础.     

巯基改性玉米秸秆对水中Cu(Ⅱ)的吸附特性

采用巯基乙酸改性玉米秸秆(MACS)为吸附剂,研究不同影响条件下其对Cu(Ⅱ)的吸附特性.结果表明,当振荡速率为250r/min、吸附温度为40℃、吸附时间为60min、水样初始pH值为6.0时,吸附去除效果最佳,Cu(Ⅱ)去除率可达97.94％.准二级动力学可准确描述MACS对Cu(Ⅱ)的吸附过程,在吸附温度为45℃...     

植物根际分泌有机酸对生物炭吸附Pb (Ⅱ)的影响

本研究采用室内模拟实验的方法,考察了生物炭（热解温度200,300,400,500℃）对Pb（Ⅱ）的吸附行为,并以草酸和柠檬酸为代表,探讨有机酸对生物炭吸附Pb（Ⅱ）的影响.结果表明：Langmuir模型较Freundlich模型更适合于对两类生物炭（花生壳生物炭、松木生物炭）吸附Pb（Ⅱ）的数据进行拟合,200℃制备的花生壳生物炭对Pb（Ⅱ）的吸附容量最大;生物炭吸附Pb（Ⅱ）的过程为自发过程,且花生壳生物炭强于松木生物炭,低温生物炭强于高温生物炭;柠檬酸浓度为2.60×10^-2mmol/L及草酸浓度为7.65×10^-2mmol/L以下时,其在生物炭表面的吸附为Pb（Ⅱ）提供了更多的吸附位点,从而促进了Pb（Ⅱ）吸附;有机酸浓度增大以后,占据生物炭的内部孔隙,竞争重金属吸附位点,从而抑制了Pb（Ⅱ）在生物炭上的吸附.本研究将为系统认识生物炭的环境效应提供重要的基础信息,有助于全面评估有机酸影响下生物炭在环境修复中的功能.     

MnO2改性累托石/污泥生物炭复合材料的制备及其对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)吸附特性研究

为提高累托石/污泥生物炭复合材料的吸附特性,在通过混合热解法制备的累托石/污泥生物炭复合材料的基础上,利用氧化还原反应制备得到MnO_2改性的累托石/污泥生物炭复合材料,对改性前后的复合材料进行了表征和吸附特性研究。结果表明:MnO_2改性的累托石/污泥生物炭复合材料的比表面积以及微孔和介孔的数量远高于未改性的复合材料,改性复合材料中的MnO_2是无定形的且材料表面含有丰富的含氧官能团;改性后的复合材料对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附量远高于未改性的复合材料,其吸附过程受pH值的影响较大;该改性复合材料对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附动力学和等温线分别符合Elovich模型和Langmuir等温线方程,其吸附热力学分析结果表明该改性复合材料对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附过程是自发的吸热过程,且混乱度增加。可见,MnO_2改性的累托石/污泥生物炭复合材料是一种具有潜力的重金属吸附剂。     

醋糟生物炭对水体中Pb(Ⅱ)吸附的影响

以醋糟为原料在700℃绝氧条件下制得醋糟生物炭,对比研究了醋糟炭化前后对水体中Pb(Ⅱ)的吸附效果与特性。采用比表面分析仪、傅立叶红外光谱(FTIR)和扫描电镜(SEM)对吸附质进行表征,并通过吸附试验测定了吸附质对Pb(Ⅱ)的吸附性能。结果表明,在温度为298 K,p H为3~6的条件下,醋糟生物炭与醋糟对Pb(Ⅱ)达到吸附平衡的时间均为30 min,最佳投加量均为3.3 g/L。两种物质对Pb(Ⅱ)的吸附均高度拟合准二级动力学方程,吸附过程符合Langmuir模型,推测其主要为单分子层的化学吸附。与醋糟相比,醋糟生物炭具有更大的吸附容量,为68.027 mg/g,且在常温下即可表现出优异的吸附效果。由SEM和FTIR分析结果可知,醋糟生物炭孔隙结构较醋糟更为发达,且表面含有丰富的含氧官能团和芳香类化合物。     

Pb(Ⅱ)对海洋浮游植物粒径的影响

采用一次培养实验方法,研究了Pb(Ⅱ)对赤潮异弯藻(Heterosigma akashiwo Hada)、亚心形扁藻(Platymoaas subcordiforus)、中肋骨条藻[Skeletonema costatuma(Greville)Cleve]和旋链角毛藻(Chaetoceros curvisetus)、海洋原甲藻(Prorocentrum micans)和裸甲藻(Gymnodinium sp.)等6种海洋浮游植物粒径的影响。应用统计软件(Origin 7．0)拟合出6种浮游植物的中值粒径,作出粒径随时间、Pb(Ⅱ)浓度变化的分布图,描述了6种浮游植物在不同的Pb(Ⅱ)浓度下,生长周期内粒径的变化。     

酿酒酵母吸附Pb(Ⅱ)的表面特性研究

为深入探讨酿酒酵母与Pb(II)的相互作用机理,本文利用表面显微分析技术（SEM-EDS、TEM-EDS、AFM）研究了酿酒酵母细胞吸附重金属离子Pb(II)前后的细胞表面特性变化。研究结果表明,酿酒酵母细胞与Pb(II)作用后,细胞表面除吸附Pb(II)外,同时产生大量更高浓度的含Pb(II)沉淀,导致Pb(II)从溶液中被去除。酵母与Pb(II)反应前,酵母细胞表面可检测到的主要元素包括C、O、N、P、S、K、Mg;酵母与Pb(II)作用后,细胞表面始终保持C、O、P吸收峰,而N、K、Mg、S吸收峰随反应条件不同而减弱、消失或增强。P作为细胞表面组分可能与Pb(II)结合。酵母与Pb(II)作用过程中,重金属离子促进酵母细胞释放细胞内含物。原子力显微镜（AFM）证实,云母片表面对酵母吸附Pb(II)后细胞的铺展变形作用明显增大。     

磁性PEI功能化秸秆的制备及对Pb (Ⅱ)的吸附

为获得同时具有优良的吸附性能和磁分离特性的生物吸附材料,以汽爆秸秆为基质,采用戊二醛交联剂法制备了磁性聚乙烯亚胺功能化秸秆吸附剂（Fe₃O₄-PEI-RS）,通过SEM、XRD、FTIR、XPS和VSM等手段表征了材料的结构和性质,测定了Pb（Ⅱ）在Fe₃O₄-PEI-RS上的吸附性能,考察了pH、吸附时间、吸附剂投加量、Pb（Ⅱ）初始浓度、温度等因素对吸附的影响.结果表明,Fe₃O₄-PEI-RS对Pb（Ⅱ）的吸附具有强烈的pH依赖性;吸附时间对Pb（Ⅱ）的吸附效率有明显的影响,在180 min时吸附达到平衡,吸附过程符合准二级动力学模型;Langmuir和Freundlich模型都能很好地描述Pb（Ⅱ）在Fe₃O₄-PEI-RS上的吸附行为,20、30和40℃时最大吸附量分别为192.31、200.00和212.77 mg/g;热力学参数△G < 0,而焓变△H>0、△S>0,说明该吸附属于熵增加的自发吸热反应过程,升温有利于吸附.重复试验表明,EDTA作解吸剂,经5次吸附/解吸附循环后吸附剂仍能保持较高的吸附容量.研究显示,所制Fe₃O₄-PEI-RS对Pb（Ⅱ）具有较高的吸附容量,稳定性好、可循环利用,能在磁场下实现快速分离.      

钢渣固定床对水中Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附研究

采用钢渣吸附剂分别对Pr(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)进行固定床吸附实验,考察了不同运行参数如进水流速、进水初始浓度和吸附柱高度对动态吸附过程的影响,并应用Thomas模型对在不同条件下得到的穿透曲线进行拟合。实验结果表明进水流速、进水初始浓度和吸附柱高度对动态吸附过程存在影响,穿透时间随床层高度的增加而增加,但是随进水流速和进水初始浓度的增加而减少。Thomas方程穿透曲线拟合效果较好,相关系数R2值均在0.9以上,运用该方程可准确预测吸附柱的操作参数。     

不同温度下烧制的秸秆炭对可变电荷土壤吸附 Pb(Ⅱ)的影响

研究了添加花生秸秆炭和稻草炭对2种可变电荷土壤的pH和吸附Pb(Ⅱ)的影响,结果表明,添加生物质炭使土壤pH提高了1.04～3.00个单位,且土壤pH增加幅度随生物质炭制备温度的升高而增加.等温吸附实验的结果表明,添加生物质炭增加了Pb(Ⅱ)在可变电荷土壤表面的吸附量,当Pb(Ⅱ)初始浓度为2 mmol.L-1时,Pb(Ⅱ)的吸附量提高了12.6%～57.6%.土壤对Pb(Ⅱ)的吸附量随体系pH升高而增加.Freundlich方程和Langmuir方程可以很好地拟合添加生物质炭后2种土壤对Pb(Ⅱ)的吸附等温线,且Freundlich方程拟合效果更好,r值均在0.94以上.从Freundlich和Langmuir方程中表征吸附容量的k和Qm结果可以看出,花生秸秆炭促进Pb(Ⅱ)吸附的效果优于稻草炭,400℃下制备的生物质炭促进2种土壤吸附Pb(Ⅱ)的效果优于300℃和500℃下制备的生物质炭.解吸实验结果表明,添加秸秆炭处理土壤表面吸附Pb(Ⅱ)的解吸量高于对照处理,但解吸量远低于吸附量,说明生物质促进土壤吸附Pb(Ⅱ)的机制涉及静电吸附和非静电吸附.     

两种碳酸系Fe-LDHs负载改性沸石对Cd(Ⅱ)吸附特性对比研究

为提升以沸石为代表的天然吸附材料对重金属污染物吸附效果,并将新型功能材料层状双金属氢氧化物（layered double hydroxides,LDHs）有效应用于实际工程,采用水浴-共沉淀法制备两种Fe系碳酸型LDHs即时负载于沸石填料表面,利用场发射扫描电子显微镜（SEM）、能谱分析仪（EDS）和X射线衍射仪（XRD）对改性前后的沸石表面形态、化学成分和晶体结构进行表征;通过等温吸附及解吸附、吸附动力学、吸附热力学、竞争离子吸附和不同pH吸附试验,对比原始及改性沸石对Cd（Ⅱ）的吸附效果及其作用机理.结果表明:①改性沸石对Cd（Ⅱ）的吸附过程更符合Langmuir等温吸附模型和准二级动力学模型.②相较于原始沸石,两种改性沸石对Cd（Ⅱ）的吸附性能明显提升,且MgFe-LDHs负载改性沸石理论最大饱和吸附容量更高.③沸石改性后对Cd（Ⅱ）的吸附由放热过程变为吸热过程.④吸附时间、竞争离子及pH对沸石吸附Cd（Ⅱ）的效果产生不同程度的影响.研究显示,MgFe-LDHs负载改性沸石最大饱和吸附容量显著提升,吸附能力更强,且在不同条件下均表现出优良的吸附特性,具有作为高效除镉填料的潜力.      

巯基改性玉米秸秆吸附Hg(Ⅱ)的热力学特征研究

采用化学反应的合成方法向玉米秸秆中引入巯基官能团,并进行电镜扫描、红外光谱和X射线电子能谱分析.在此基础上,以巯基改性玉米秸秆为吸附剂,通过批处理试验讨论了吸附时间、体系pH和温度等因素对水体中Hg(Ⅱ)吸附的影响.结果表明,采用该合成方法可以成功地向玉米秸秆中引入0.98%的巯基官能团,巯基改性玉米秸秆对水体Hg(Ⅱ)的吸附最佳pH为6,吸附能在120min内达到平衡,在285K时对Hg(Ⅱ)的最大吸附量可达80.04mg·g-1.吸附过程是自发的放热过程,可用Langmuir模型描述,其吸附机理可能为络合反应控制的化学吸附.研究表明,巯基改性玉米秸秆是一种对水体Hg(Ⅱ)具有良好吸附能力的生物吸附剂.     

磁性MZF@SiO2对水中Pb(Ⅱ)的吸附

为提高吸附剂固液分离性能,以锰锌铁氧体Mn_(0.6)Zn_(0.4)Fe_2O_4为磁核,利用正硅酸乙酯水解制备了核壳结构磁性吸附剂Mn_(0.6)Zn_(0.4)Fe_2O_4@SiO_2(MZF@SiO_2),以水中重金属Pb(Ⅱ)作为探针分子,研究了其吸附动力学、吸附等温线及吸附热力学,并通过Zeta电位、FT-IR红外光谱及X射线光电子能谱,对吸附机理进行了研究.结果表明,吸附动力学数据符合准二级动力学模型,Freundlich方程能更好地描述吸附等温行为;MZF@SiO_2对Pb(Ⅱ)的吸附为自发吸热过程,MZF@SiO_2对Pb(Ⅱ)的吸附机理为静电作用、阳离子交换和配位作用.MZF@SiO_2可采用0.01 mol·L-1硝酸进行再生.     

海藻酸钙/生物炭复合材料的制备及其对Pb (Ⅱ)的吸附性能和机制

利用海藻酸钙(CA)包覆生物炭(BC)制备了一种新型复合材料(CA/BC),用以吸附水溶液中的Pb(Ⅱ).系统研究了溶液的初始浓度、p H、时间对吸附的影响.BC和CA/BC吸附Pb(Ⅱ)等温热力学数据符合Langmuir模型,在p H=5的条件下对Pb(Ⅱ)的最大吸附量分别为93.20 mg·g~(-1)和155.04 mg·g~(-1).BC吸附Pb(Ⅱ)动力学数据符合准二级动力学模型,化学吸附是速率控制步骤.CA/BC吸附Pb(Ⅱ)动力学数据符合准一级动力学模型,扩散是速率控制步骤.结果表明CA/BC吸附Pb(Ⅱ)的机制主要包括形成配合物,以及Ca(Ⅱ)与Pb(Ⅱ)发生离子交换.     

重金属Pb(Ⅱ)污染原水的应急处理工艺研究

采用2种常用混凝剂--聚合硫酸铁(PFS)和聚氯化铝(PACl),以水中Pb(II)浓度突增为背景,研究了混凝剂投加量、目标物初始浓度以及调节pH值和高锰酸钾(KMnO4)预氧化等措施对混凝除Pb(II)效果的影响,同时比较了粉末活性炭(PAC)吸附 混凝和硅藻土吸附 混凝等工艺对Pb(Ⅱ)的去除效果.结果表明,单独投加混凝剂时,投加PFS对Ph(Ⅱ)的去除效果优于投加PACI.2种混凝剂的投加量为10 mg/L时,对Ph(Ⅱ)的去除效果基本达到最好水平,并且Pb(Ⅱ)初始浓度对混凝效果影响最小.在此投加量下调节pH值到9,2种混凝剂对应Pb(Ⅱ)的去除率都在95%以上.KMn04预氧化只在以PACI为混凝剂时对除Pb(Ⅱ)起到一定促进作用.以PFs为混凝剂时,投加10 mg/L的PAC或投加25 mg/L的硅藻土会取得相同的除Pb(Ⅱ)效果,即水中Pb(11)浓度从402 μg/L降至10 μg/L以下;而混凝剂为PACl时,活性炭投加量为20 mg/L或硅藻土投加量为50 mg/L时,水中剩余Ph(Ⅱ)的浓度也可以达标;通过硅藻土与KMnO4联用试验发现,高锰酸钾氧化会削弱硅藻土对Pb(Ⅱ)的吸附作用.综合考虑得出,硅藻土吸附 混凝才是原水应急除Pb(Ⅱ)简单、经济和有效的方法.     

固定床中好氧颗粒污泥动态吸附结晶紫染料

针对印染废水色度高,脱色难度大的问题,通过固定床工艺利用灭活的好氧颗粒污泥(AGS)对水中结晶紫(CV)进行动态吸附.通过对固定床高度、CV初始浓度和和流速对穿透曲线的影响进行探讨,采用Thomas模型和BDST模型对动态吸附试验所得数据拟合并获得了相应参数.试验结果表明,随着固定床高度的增加,穿透时间和饱和吸附时间延长;当CV初始浓度和流速增加时,穿透时间和饱和吸附时间急剧缩短.Thomas模型能够很好地描述AGS对CV的动态吸附动力学.当CV浓度为100mg/L,流速为8.3mL/min,固定床高度为20cm时AGS对CV的吸附动力学与Thomas模型拟合程度最好,相关系数为0.9813.BDST模型能准确预测穿透时间,平均误差小于10%.吸附CV染料后AGS可用无水乙醇进行再生.