KOH活化花生壳生物质炭对亚甲基蓝吸附性能研究

以花生壳生物质炭(P-BC)为原料,KOH为活化剂,采用化学活化法制得活化生物质炭(K-BC),通过考察对亚甲基蓝的吸附性能,研究了花生壳生物质炭的最佳活化条件,并利用N2吸附-脱附实验、SEM等对最佳活化条件下的生物质炭进行表征。结果表明,K-BC活化的最佳条件为碱炭比为1.5∶1,活化温度为800℃,活化时间为90 min,此时K-BC的比表面积达到597.93 m2/g,总孔容达到0.76 cm3/g。并考察了亚甲基蓝初始浓度、pH等对K-BC吸附亚甲基蓝的影响,随着初始浓度的增加,吸附平衡时间显著延长,亚甲基蓝去除率显著降低;当pH=6时,K-BC对亚甲基蓝的吸附量最大;K-BC对亚甲基蓝的吸附动力学曲线符合伪二阶动力学模型,吸附平衡时K-BC对亚甲基蓝的吸附能力为80~149.95 mg/g。     

黄粉虫粪基吸附剂的制备工艺优化及其吸附性能

黄粉虫养殖过程中,会产生大量的虫粪。用黄粉虫粪为原料制成吸附剂,并用于亚甲基蓝模拟废水的处理。研究在不同磷酸浓度W、浸泡时间t1、活化温度T、活化时间t2等制备因素影响下,吸附剂对亚甲基蓝的吸附能力。结果表明,黄粉虫粪吸附剂最佳制备条件为:W=25 wt%,t1=10 min,T=400℃,t2=50 min。此条件下制备的吸附剂的比表面积为(589.6±2.1)m~2·g~(-1)。该吸附剂对亚甲基蓝的吸附动力学符合Ho-Mc Kay模型,吸附速度控制步骤为内扩散,吸附等温线符合Langmuir模型,最大吸附量可达117.65 mg·g-1,吸附过程为热力学自发行为。     

磷酸低温活化蔗渣基中孔生物炭及其影响因素

以甘蔗渣为原料,磷酸为活化剂,采用低温活化法制备蔗渣基中孔生物质炭.采用L9(34)4因素3水平正交实验,探讨制备蔗渣基中孔生物质炭的实验方案与工艺条件;分析了浸渍比、烘干时间、活化温度、活化时间在3个不同水平下,对蔗渣基生物质炭碘吸附值、亚甲基蓝吸附值的影响.结果表明,对蔗渣基生物质炭孔结构和得率影响最大的因素是活化温度,影响最小的因素是烘干时间;实验范围内,提高活化温度有利于材料中孔结构的形成;最佳条件下制备的蔗渣基生物质炭其低温氮气等温吸附线有明显的回滞环,BET比表面积和总孔容分别为939 m2/g和1.35 mL/g,中孔占总孔容比例为89％,亚甲基蓝吸附值高达240 mg/g,远高于木质净水用活性炭国家一级标准(135 mg/g),属于典型的中孔炭.     

热解气活化的活性炭对水体中甲萘威的吸附性能

以生物质混合压缩颗粒为原料,在600~900℃活化温度下,循环利用热解气制备活性炭,考察热解气的活化作用及活性炭对农药甲萘威的吸附性能。结果表明:热解气具有明显的活化作用,经过活化的炭与热解炭相比孔结构更加发达,表面更加粗糙;活化温度对活性炭理化性质具有显著影响,随温度升高,活性炭芳香性升高,极性降低,含氧官能团逐渐减少,比表面积由239.00 m~2·g~(-1)增加到629.20 m~2·g~(-1),平均孔径由5.438 nm减小至3.005 nm;Freundlich模型能够很好地拟合活性炭对甲萘威的吸附等温线,随活化温度升高,活性炭吸附能力增大;吸附动力学更符合伪二级反应动力学模型,60 h内基本实现吸附平衡;当活化温度为800℃,单位原料对甲萘威的吸附量最大。     

微波活化中孔酸性生物质炭对亚甲基蓝的吸附行为与机理

以甘蔗渣为原料,采用微波辅助磷酸活化法制备了同时富含中孔结构和含氧酸官能团的生物质炭,以氮气吸附、红外光谱FT-IR等技术对炭样品表面物化性质进行了表征,通过静态实验法测定了生物质炭对水中亚甲基蓝的吸附特性,分析了溶液pH、初始浓度、温度对吸附的影响,研究了不同pH下蔗渣生物质炭对亚甲基蓝的吸附行为,并从热力学及动力学角度探讨了生物质炭对亚甲基蓝的吸附机理。结果表明,不同制备参数下生物质炭的得率均大于39.2%,但表面物化性质因参数变化有较大差异。在浸渍比1∶1,烘干时间10 h,活化功率900 W,活化时间22 min的条件下,制得的生物质炭的比表面积为1 021 m2/g,亚甲基蓝值超过国家一级品标准1.70倍,表面富含微中孔结构和羟基、羰基、羧基等酸性官能团,中孔约占总孔的40%。静态吸附实验表明,溶液初始浓度对吸附有较大的影响,吸附量随初始浓度的增加,pH的升高及温度的上升而增大,Freundlich方程、Redlich-Peterson方程与Temkin方程能较好地描述等温吸附行为;吸附动力学结果表明,数据符合Elovich方程,吸附行为更倾向于化学吸附;热力学研究表明,吸附吉布斯自由能(ΔG0)0,吸附标准焓变(ΔH0)70 kJ/mol,说明该吸附为自发的吸热反应,且化学反应在吸附过程中发挥了重要作用。     

棉秆基活性炭的制备及其对2,4-二硝基苯酚的吸附

以棉秆为原料,以KOH为活化剂,制备了高比表面棉秆基生物质活性炭。分析了制得的活性炭的元素组成、表面官能团、吸附能力等物化性能,探讨了浸渍比,活化温度,活化时间等工艺参数对制备活性炭得率、表面官能团、碘值、亚甲基蓝值等性能的影响,并通过静态吸附实验比较了不同条件下制备活性炭对2,4-二硝基苯酚的吸附性能,探讨了典型炭样品对2,4-二硝基苯酚的等温吸附特性。结果表明,KOH活化棉秆基生物质活性炭的表面物化性质随浸渍比、活化温度等工艺参数变化而变化,活化适宜条件为浸渍比1：3、活化温度800℃、活化时间90 min,在此条件下制得的炭样的碘值为1 251 mg/g,亚甲基蓝吸附值为478 mg/g,分别是国家一级品标准的1.25倍与3.54倍;对2,4-二硝基苯酚的Langmuir最大吸附量为747 mg/g,与Freundlich模型相比,Langmuir模型能较好地描述2,4-二硝基苯酚在炭样上的吸附行为,表明制备活性炭样品表面吸附位的能量分布较为均一。     

城镇有机垃圾热解生物炭对水中亚甲基蓝的吸附

热解是一项极具前景的城镇垃圾资源化处理技术,对热解产物的合理利用有助于热解技术的推广应用。以1套垃圾分选、热解工程设备产生的生物炭为原料,研究生物炭对水中亚甲基蓝的吸附效果,分析吸附动力学和吸附等温线;通过红外光谱、比表面积、孔径及微观形貌的表征方法阐释其吸附机理,并进行经济性分析。结果表明,生物炭对亚甲基蓝的去除率随生物炭投加量的增加而增加,随亚甲基蓝溶液初始浓度的增加而降低,在pH为9时达到最高。生物炭对亚甲基蓝的吸附过程符合准二级动力学方程和Langmuir吸附等温线方程,为单分子层吸附,最大吸附量为35.7 mg·g~(-1)。生物炭具有较强的非均质性,其对亚甲基蓝的吸附主要发生在微孔中,且亚甲基蓝与生物炭表面的O—H、NH~(3+)、NH_2、C—O等基团发生了作用,说明亚甲基蓝在生物炭表面的吸附受生物炭孔结构和化学性质2个方面的影响。生物炭的制备过程可产生446～708元·t~(-1)的经济效益,作为废水处理的吸附剂具有较好的应用前景。     

热解工艺对污泥制备生物炭物理结构的影响

热解污泥制备生物炭是一种污泥资源化利用的主要处置方式,不同的反应条件对制得生物炭的品质存在显著的差异。以乙酸钾为添加剂,对城市脱水污泥(含水率80%)进行低温热解制备生物炭,考察了乙酸钾添加量、热解温度、热解停留时间及升温速率对生物炭性质的影响。通过N2吸附脱附、SEM、FT-IR等手段对原料污泥及生物炭进行了表征,实验结果表明,乙酸钾具有一定的扩孔作用,生物炭表面粗糙度明显增加,比表面积增大,吸附性能显著提高。当乙酸钾添加量4%,热解温度350℃,热解停留时间120 min,升温速率3℃·min~(-1)时生物炭的亚甲基蓝吸附量和比表面积分别为90.45 mg·g~(-1)、31.402 m2·g~(-1)。     

磷酸微波活化多孔生物质炭对亚甲基蓝的吸附特性

以甘蔗渣为原料,采用微波辅助H3PO4活化法制备富含含氧酸官能团的中孔生物质炭。通过扫描电子显微镜SEM、傅立叶变换红外光谱FT-IR等技术对生物质炭物理化学性质进行表征,并通过静态实验法,探讨炭样对亚甲基蓝的吸附行为及热力学性质。结果表明,H3PO4活化制备蔗渣生物质炭的适宜条件为浸渍比1：1,烘干时间10h,活化功率900W,活化时间22min,在此条件下制得的生物质炭得率为39．2％,碘值为817mg／g,亚甲基蓝值为229mg／g,为国家一级品标准的1．7倍。红外光谱分析表明,炭样表面以羟基、羰基、羧基等酸性官能团为主。静态吸附实验表明,Freundlich方程与Redlich—Peterson方程能较好地描述等温吸附行为,表现为优惠吸附。热力学研究表明,吸附吉布斯自由能（△G0）〈0,说明吸附反应是自发过程,而吸附标准焓变（△H0）〉70KJ／mol,表明亚甲基蓝在制备炭样上的吸附是吸热反应,升温有利于吸附,且化学反应在吸附过程中发挥了重要作用。     

生物质基炭膜的制备及其对Pb(Ⅱ)的吸附

以生物质二层牛皮为原料,在控制热分解条件下制备了生物质基炭膜。利用TG/DTG、XRD、FT-IR、SEM、TEM和低温N_2吸附-脱附等方法对在不同炭化温度下(550~950℃)制备的生物质基炭膜形貌特征、孔隙结构及其表面化学性质进行了表征。考察了炭化温度、反应时间、溶液pH、加入量等因素对炭膜吸附溶液中铅离子的影响。表征结果表明:随着炭化温度的升高,生物质基炭膜碳微晶趋于石墨化发展,总孔容积持续增大,孔隙结构变得更加发达。实验结果表明:随炭化温度升高,生物质基炭膜对铅离子的吸附效果明显变好;在初始铅离子质量浓度为50 mg·L~(-1)、溶液pH为5.5、吸附剂加入量为1.5 g·L~(-1)、吸附时间为6 h的条件下,950℃下所制炭膜对铅离子有较好去除效果,去除率可达99.9%,吸附容量为32.76 mg·g~(-1)。     

玉米芯生物炭对河岸带土壤中乙草胺和阿特拉津的吸附性能

为改善农药对河岸带土壤污染状况,进而防控农业面源污染,以玉米芯为原料制备生物质炭,利用模拟实验研究其对河岸带土壤中乙草胺和阿特拉津的吸附性能影响,并探讨了其吸附机理。结果表明:河岸带土壤中添加生物炭可使乙草胺和阿特拉津的吸附容量显著增强,其吸附热力学过程与Freundlich和Langmuir模型拟合均有较好的相关性。与对照土壤相比,添加质量分数为1.0%生物炭的土壤对乙草胺的最大吸附量从13.28μg·g~(-1)升高到769.23μg·g~(-1);添加质量分数为0.3%生物炭的土壤对阿特拉津的最大吸附量从70.92μg·g~(-1)升高到333.33μg·g~(-1)。伪二级动力学速率方程对河岸带土壤吸附乙草胺和阿特拉津的过程拟合效果较好,优于一级动力学速率模型的拟合结果,吸附量以及吸附速率均与土壤中生物炭投加量成正比。玉米芯生物炭可作为河岸带土壤的修复剂,降低乙草胺和阿特拉津的迁移性。     

HKUST-1晶格空位的构建及对偶氮染料吸附的影响

采用1,3-苯二甲酸与1,3,5-苯三甲酸不同摩尔比例的混合配体策略,制备了4类具有晶格空位的Cu基金属有机框架化合物HKUST-1,并研究了其对刚果红和亚甲基蓝的吸附性能。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、BET比表面积测定仪、热重分析仪(TGA)进行表征,证实了HKUST-1晶格空位的框架结构与稳定性,晶格空位HKUST-1的BET表面积和总孔容(1 220 m~2·g~(-1)和0.62 cm3·g~(-1))均大于初始HKUST-1(698 m~2·g~(-1)和0.40 cm~3·g~(-1))。吸附实验表明,由于尺寸排阻效应,晶格空位HKUST-1的构建增加了与刚果红的结合能力,且与亚甲基蓝相比,晶格空位HKUST-1对刚果红具有更高的吸附选择性。随着有机配体1,3-苯二甲酸与1,3,5-苯三甲酸的摩尔比例(0:1,1:1,2:1,3:1)的增加,晶格空位HKUST-1对刚果红的吸附去除效果随之增加,室温、pH 6.0条件下,Langmuir吸附量增加了1.53倍,Langmuir最大吸附量为528.03 mg·g~(-1),吸附过程符合准二级动力学和Langmuir吸附等温线模型。     

磷酸微波活化多孔生物质炭对亚甲基蓝的吸附特性简

以甘蔗渣为原料,采用微波辅助H₃PO₄活化法制备富含含氧酸官能团的中孔生物质炭。通过扫描电子显微镜SEM、傅立叶变换红外光谱FT-IR等技术对生物质炭物理化学性质进行表征,并通过静态实验法,探讨炭样对亚甲基蓝的吸附行为及热力学性质。结果表明,H₃PO₄活化制备蔗渣生物质炭的适宜条件为浸渍比1：1,烘干时间10 h,活化功率900 W,活化时间22 min,在此条件下制得的生物质炭得率为39.2%,碘值为817 mg/g,亚甲基蓝值为229 mg/g,为国家一级品标准的1.7倍。红外光谱分析表明,炭样表面以羟基、羰基、羧基等酸性官能团为主。静态吸附实验表明,Freundlich方程与Redlich-Peterson方程能较好地描述等温吸附行为,表现为优惠吸附。热力学研究表明,吸附吉布斯自由能（ΔG⁰）<0,说明吸附反应是自发过程,而吸附标准焓变（ΔH⁰）>70 KJ/mol,表明亚甲基蓝在制备炭样上的吸附是吸热反应,升温有利于吸附,且化学反应在吸附过程中发挥了重要作用。     

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 m~2·g~(-1),总孔容为0.028 28 cm~3·g~(-1),平均孔径为4.501 nm。     

松果活性炭对有机染料的吸附

以松果为原料,利用ZnCl2活化法和FeCl3改性剂进行活性炭的制备和改性,测定了松果活性炭的比表面积,并研究其对甲基橙染料的吸附性能。结果表明:改性后的松果活性炭比表面积达到681 m2·g~(-1),并以中孔为主,有利于大分子有机染料的吸附;当松果活性炭的投加量为0.3 g·L~(-1)、吸附30 min、甲基橙初始浓度100 mg·L~(-1)、pH=7以及25℃温度条件下,吸附效果最佳,甲基橙去除率高达99.41%;Langmuir模型比Freundlich模型能更好地描述甲基橙染料的吸附行为,说明吸附以表面单层覆盖为主;吸附动力学符合Lagergren准二级动力学方程,R2大于0.999。可为松果的开发利用和制备低成本、高吸附性的吸附剂提供参考。     

沙柳活性炭纤维的制备与表征

以(NH_4)_2HPO_4活化沙柳纤维制备活性炭纤维,L_(16)(4~5)正交实验优化制备工艺条件,重点研究了活化温度对活性炭纤维结构的影响。同时应用扫描电镜(SEM)对其表面形貌进行表征,通过N_2吸附-脱附测定其孔结构。结果表明,随着活化温度的升高,活性炭得率逐渐减小,碘吸附值先增大后减小,在浸渍比2.5∶1、预氧化温度200℃、预氧化时间90 min、活化温度为800℃、活化时间60 min的条件下,可以制备出比表面积为1 304 m~2·g~(-1)、总孔容为1.004 cm~3·g~(-1)、得率为31.6%、碘吸附值为1 321 mg·g~(-1)的纤维状活性炭。     

废汞触媒中汞的浸出及其再生活性炭的吸附性能

对电石法生产聚氯乙烯产生的废汞触媒进行浸出及再生活性炭的研究,以6 mol·L~(-1)HCl溶液作为浸出剂,在浸出反应温度为65℃、浸出反应时间为90 min和液固比为15∶1的实验条件下得到Hg~(2+)的优化浸出率为61.25%。采用扫描电镜(SEM)、Brunauer-Emmet-Tller(BET)比表面积等方法分析再生活性炭特征。结果表明焙烧废汞触媒浸出渣热再生活性炭是可行的,焙烧最佳工艺条件为:焙烧温度850℃,焙烧时间90 min。得到的焙烧产物亚甲基蓝吸附值为120.5 mg·g~(-1),BET表面积为704.25 m~2·g~(-1),平均孔径为3.28 nm。再生前后的汞含量与从1.067%降至0.351%,再生后能再次作为汞触媒生产的催化剂载体材料,同时减缓固废堆积过程中汞流失造成的一系列环境问题。     

污泥-烟煤基活性炭的制备及其对苯酚的吸附性能

以石化企业在污水处理过程中产生的干化剩余污泥为原料,大同烟煤作辅助添加料,采用化学活化法制备污泥-烟煤基活性炭,探讨了活化剂(ZnCl_2)用量、活化温度、活化时间等条件对所制备的活性炭性能的影响。以活性炭的碘吸附值为衡量指标,当污泥∶烟煤(质量比)=1∶1时获得制备污泥-烟煤活性炭的最佳工艺条件为:浸渍液为ZnCl_2∶原料(质量比)=2∶1,活化温度550℃,活化时间30 min,在该条件下制备的活性炭的碘吸附值为990 mg·g~(-1),比表面积为836m~2·g~(-1),产率为46.6%。同时,以苯酚为目标污染物,考察了所制备的污泥-烟煤基活性炭对苯酚的去除效果,结果表明:污泥-烟煤基活性炭投加量为2.0 g·L~(-1)时,4 h后达到吸附平衡,离子强度对吸附容量没有显著的影响,溶液pH在4~10范围内对苯酚有较好吸附,pH=6时苯酚吸附容量为138.9 mg·g~(-1)。与同类吸附剂相比,制备的污泥-烟煤基活性炭可高效吸附水溶液中的苯酚。     

水热、热裂解制备稻秸炭的表征与吸附特性

以稻秸为原料,分别通过水热炭化和热裂解炭化制备稻秸炭(分别记为水热炭和热解炭),通过傅立叶红外线光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和BET分析,比较两种稻秸炭的差异,通过亚甲基蓝、Cu~(2+)的吸附实验,分析其对有机物与金属离子的吸附性能。结果表明:水热炭表面含有更丰富的含氧官能团,结构更加规整,但比表面积低于热解炭;水热炭对亚甲基蓝的吸附能力略低于热解炭,但对Cu~(2+)的吸附能力显著高于热解炭;两种稻秸炭对亚甲基蓝的吸附及热解炭对Cu~(2+)的吸附通过表面吸附及颗粒内扩散共同发挥作用,更符合Freundlich模型;水热炭通过表面含氧官能团与Cu~(2+)相互作用,对吸附Cu~(2+)具有显著优势,Langmuir模型更适合于对其吸附数据进行拟合。     

复合型生物炭对废水中亚甲基蓝的吸附作用

以木屑、二氧化硅为原料,采用慢速热解法制备了木屑生物炭(BC)和木屑-二氧化硅复合型生物炭(CBC),并对其物理化学性质进行表征,同时研究其吸附水中亚甲基蓝的吸附等温方程、动力学过程和影响因素。结果表明,和BC相比,CBC的比表面积、孔体积和平均孔径分别增加了2.85、7.00、1.21倍。CBC和BC对亚甲基蓝的吸附符合Langmuir吸附等温方程,其最大吸附量分别为26.60、5.37mg/g,CBC对亚甲基蓝的吸附能力更强。CBC和BC对亚甲基蓝的吸附动力学过程遵循准二级动力学方程。此外,和BC相比,CBC对亚甲基蓝的吸附效果受pH和离子强度影响较小。