煤沥青基掺N多孔炭的制备及其对金霉素的吸附性能

以煤沥青为碳源,2-甲基咪唑作为氮源,通过MgO模板耦合KOH活化一步制备得到具有高比表面积的掺N多孔炭(DCC_x)。分别采用比表面积及孔径分析、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱和傅立叶变换红外光谱仪等方法对DCC_x进行了表征,并考察了其对废水中金霉素的吸附性能。结果表明,所制备的多孔炭具有层堆叠结构;制得的DCC_2.0比表面积高达2 969 m²·g ⁻¹。红外光谱图中出现了明显的C=C、 C=N及硝基基团的吸收峰。DCC_2.0中吡咯态氮和吡啶态氮的含量较高。DCC_2.0对金霉素的饱和吸附容量高达 1 368 mg·g⁻¹,且符合Langmuir吸附等温线模型;金霉素在多孔炭表面的吸附速度快,其符合拟二级动力学模型。     

高比表面积掺氮多孔炭的制备及其对金霉素的吸附性能研究

以煤沥青为碳源,三聚氰胺为氮源,MgO模板耦合KOH活化一步法热解制备具有高比表面积的掺氮多孔炭MCC_x,其中x代表不同的氮源添加含量。采用比表面积及孔径分布(BET)、扫描电子显微镜(SEM)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)等表征方法对MCC_x进行了表征分析,并考察了MCC_x对金霉素的吸附性能。结果表明,当煤沥青与三聚氰胺的质量比为0.5时,制得的MCC_0.5表面富含大量孔道,且伴随堆积褶皱片层,其微孔比表面积可达到2 042 m²·g⁻¹。傅立叶变换红外光谱图表明MCC_x出现了芳香族化合物的C＝N键的伸缩振动。XPS分析结果表明三聚氰胺的添加成功为材料引入氮元素,MCC_0.5吡啶N含量最高。Langmuir吸附等温线模型能很好的描述MCC_0.5对金霉素的吸附过程,最大理论吸附量达到1 056 mg·g⁻¹。     

磁性山竹壳炭的制备及对氯霉素吸附性能

以山竹壳为原料,K₂C₂O₄为活化剂,Fe(NO₃)₃为赋磁剂制备了磁性山竹壳炭。考察了制备条件对山竹壳炭理化性质的影响,并探究其对水体中氯霉素的吸附性能。结果表明,随着K₂C₂O₄用量的增加和炭化温度的升高,磁性山竹壳炭的比表面积和孔容增加,但Fe₃O₄逐渐被还原为单质Fe。当磁性山竹壳炭PGC-4-900投加量为0.3 g·L⁻¹,溶液质量浓度为125 mg·L⁻¹时,对氯霉素吸附容量最大可达316.3 mg∙g⁻¹。吸附过程为自发、吸热和无序度增加的过程。吸附动力学符合拟二级动力学模型,等温模型可用Langmuir方程描述。磁性山竹壳炭在吸附氯霉素方面具有宽泛的pH适应性,静电作用非磁性山竹壳炭对氯霉素吸附主要机理,孔隙填充和π—π作用在氯霉素吸附过程中起主导作用。     

多孔性Mn3O4的制备及其对水中镉的吸附

采用硫酸锰水解-氧化两步法制备了多孔性四氧化三锰,以X射线衍射、扫描电镜和氮吸附比表面仪对其进行了表征,研究了该多孔性Mn3O4在不同的溶液pH值、吸附时间、投加量和温度下对水中Cd(Ⅱ)的吸附行为,并测定了吸附过程的动力学和热力学参数。实验结果表明,该法合成的四氧化三锰属四方体心结构,一次晶粒尺寸为45.8 nm,颗粒间存在大量的孔洞,BET法比表面积为40.27 m2/g。在293 K,pH 5.5,吸附12 h时达到平衡,饱和吸附量为12.8 mg/g。该吸附过程符合准二级反应动力学模型,其反应的吸附活化能为2.743 kJ/mol,吸附等温线较好地符合Langmuir等温方程,吸附焓变和熵变均为正值,自由能变为负值,说明该吸附过程为自发的吸热过程。     

氮掺杂多孔碳电极CDI技术对水中四环素和硬度离子的高效去除

为解决水体中过剩四环素 (tetracycline, TC)与水硬度离子(Ca²⁺和Mg²⁺)等共存带来的复杂环境污染问题,采用分散聚合法将含氮单体聚合成手风琴状碳前驱体并将其碳化后,制备得到氮掺杂多孔碳材料 (nitrogen-doped porous carbon, NPC),采用电容去离子技术考察了NPC电极同步去除不同水体、pH、初始浓度中TC和水硬度离子的能力。结果表明：Langmuir,Freundlich和Temkin模型对NPC样品电吸附TC的吸附等温线分别进行拟合,发现电吸附过程包含了化学吸附、强静电吸附和物理吸附等机制,吸附过程较为复杂;NPC独特的手风琴状层次结构,使得TC的电吸附容量高达854.3 mg·g⁻¹,是传统自吸附的2.4倍 (350.6 mg·g⁻¹);稳定的层次结构与高导电碳网络结构,协同增强了NPC电极的吸附稳定性、再生性和循环稳定性,使其在自然水体中经过200次吸-脱附后吸附容量仍可保持在78%以上。由此可知,基于CDI技术的氮掺杂多孔碳电极能够有效地同步去除水体中的四环素和硬度离子。该研究结果可为复杂水体污染处理提供参考。     

Preparation of porous carbon based on partially degraded raw biomass by Trichoderma viride to optimize its toluene adsorption performance

Environmental Science and Pollution Research - Volatile organic compounds (VOCs), which are usually organic compounds with boiling point in the range of 50 to 260°C, pose a serious threat to...     

污泥-秸秆基活性炭的制备及其对渗滤液COD的吸附

以市政污泥与玉米秸秆为原料,采用化学活化法热解制备污泥-秸秆基活性炭,研究其物化性质、热解动力学特性及对渗滤液中COD的吸附性能。考察吸附剂投加量、吸附时间和溶液pH对COD去除率的影响,并用吸附等温线对吸附数据进行了拟合。结果表明,秸秆比例越高,活性炭的吸附碘值和BET比表面积越大,最大可达663 mg/g和902 m2/g;活性炭表面呈不规则的多孔状;秸秆比例为45%的活性炭在最佳实验条件下对COD的吸附去除率为82%;活性炭对COD的吸附符合Langmuir和Freundlich等温模型。     

镧改性凹凸棒土的制备及其对水中磷酸盐的吸附

锁磷剂的应用与推广加快了人们对镧改性粘土的不断研究。为了探讨2种制备方法所得的镧改性凹凸棒土吸附剂对水体中磷酸根的去除效果,首先制备了镧改性凹凸棒土（La-ATP）及镧改性酸活化凹凸棒土（La-H-ATP）2种吸附剂,然后在不同条件下研究比较了二者对磷酸根的吸附效果。结果表明：La-ATP和La-H-ATP对磷酸根吸附曲线适合Langmuir方程,饱和吸附量（qm）均大于12 mg·g-1。高温有利于La-ATP和La-H-ATP对磷酸根的吸附,并且La-ATP的平衡吸附量（qe）在35、25和10℃条件下均大于La-H-ATP。在酸性条件下,La-ATP具有比La-H-ATP更好的除磷效果。两种吸附剂对磷酸根具有较好的吸附选择性,几种常见共存离子存在时的吸附量无明显变化。     

磁性活性炭的制备及其对水中甲基橙的吸附

活性炭被广泛应用于水处理领域,然而吸附饱和后难以分离和再生的缺点却限制了其应用。本研究采用化学共沉淀法将铁氧化物和活性炭进行复合,制备出同时具有磁分离性能和较强的吸附性能的磁性活性炭复合材料,并对制备的复合材料进行表征,考察其对水中甲基橙的吸附性能。结果表明,制备的磁性活性炭的比表面积为666.72 m2/g,平均孔径为3.16 nm,具有良好的磁性能,在外加磁场下能快速地从溶液中分离出来且磁性能相对稳定,铁氧化物对活性炭吸附性能的影响不大。在温度为25℃、pH为5、吸附剂用量为3 g/L的情况下,吸附3 h后,该磁性活性炭对甲基橙的吸附率可达99.1%,预示着该磁性活性炭在水处理方面具有潜在的应用前景。     

泡沫活性炭的制备及其对丙酮的吸附性能研究

以中间相沥青和原煤为原料,在高温高压下发泡成型,经过高温炭化和水蒸气活化后制得了比表面积为672m2/g、中孔发达的泡沫状成型活性炭(MACFoam).该成型活性炭中含有大量的微米级孔道并具有良好的透气性,可以作为气流通道.由其所装填的吸附床层对丙酮的吸附行为与颗粒活性炭相似,可以使用Yoon-Nelson方程对实验穿...     

Development of highly efficient and reusable magnetic nitrogen-doped carbon nanotubes for chlorophenol removal

Environmental Science and Pollution Research - Nitrogen-doped carbon nanotubes (N-CNTs) were synthesized via a hydrothermal method and further modified with magnetic Co0.5Cu0.5Fe2O4 nanoparticles...     

ZIF-8 derived nitrogen-doped porous carbon as metal-free catalyst of peroxymonosulfate activation

Environmental Science and Pollution Research - Nitrogen-doped porous carbon (NPC) is synthesized through a direct pyrolysis of zeolitic imidazolate framework (ZIF)-8 under N2 flow followed by acid...     

稻壳基活性炭制备及其对重金属吸附研究

活性炭吸附法是重金属废水处理的重要方法.利用廉价的稻壳,选择氢氧化钠和磷酸作活化剂制备活性炭,测定了稻壳基活性炭的比表面积、亚甲基蓝吸附值、碘吸附值、苯酚吸附值和等电点.利用制备的稻壳基活性炭吸附溶液中的Cd、Cu、Zn,研究了不同稻壳基活性炭对Cd、Cu,Zn的吸附差异,并利用X射线衍射仪分析了稻壳基活性炭中微晶体结...     

稻草活性炭的成型及其对H2S的吸附性能

为了开发出农业生物质废弃物合理利用的新途径,使粉末状活性炭产品利于实际运用中的运输,本文以生物质废弃物—稻草为原料,使用聚乙烯醇缩丁醛（PVB）为粘结剂制备出粉末状稻草活性炭（AC）并将其成型。探究了粘结剂浓度、AC/PVB的质量比和成型压力等对材料的强度以及吸附H2S性能的影响,并利用SEM、FT-IR和XRD分析了活性炭的结构。研究发现：当成型压力为15 MPa、粘结剂浓度为4%、粘结剂与炭的质量比为1：1时,成型活性炭对H2S的吸附性能最好,吸附时间可达70 min,强度可以达到15 N·cm-2;结构分析显示制备出的成型稻草活性炭,具有规则排列的孔洞,PVB的加入对炭的表面官能团未产生明显的影响,但加入量过大则会使活性炭的孔堵塞,影响H2S的吸附。     

新型多孔生物质铁炭基功能材料高效去除镉及其作用机制

通过高温厌氧碳热还原方法制备出一种新型多孔生物质铁炭基功能材料,并详细分析了材料的结构和性质;考察了制备过程中的热解温度、pH和干扰离子等环境因子对镉吸附性能的影响,并揭示了铁炭基功能材料对镉的固定机制。结果表明,材料比表面积和孔容随热解温度升高而增加,在800 ℃材料中形成了纳米零价铁和碳化铁,制备出了具有磁性的铁炭基功能材料(MCFe-800),有利于材料的磁性回收。动力学实验结果表明,MCFe-800对水体镉的去除率明显高于其他热解温度,最大吸附容量归一化到铁为463.84 mg·g⁻¹。在偏中性条件下更有利于对镉的去除。MCFe-800对镉的固定机制主要为静电吸附、共沉淀和表面络合。此外,经过4次循环实验后,MCFe-800对实际水体中镉的去除率仍为75.0%。滤柱实验结果表明,当镉初始质量浓度为1 000 μg·L⁻¹和2 000 μg·L⁻¹时,有效处理量分别为400 BV和270 BV。因此,新型多孔生物质铁炭基功能材料在水体镉污染修复方面具有很大应用潜力。     

改性稻草秸秆活性炭的制备及其对SO2的吸附

以稻草秸秆为原料,在N2氛围中制备活性炭。利用TG/DTG、Boehm滴定、BET比表面积测试、活性炭的工业分析对秸秆在200、300、400、500℃下制备的活性炭形态及其表面化学性质进行了表征。分别比较了原生秸秆、炭化秸秆、乙二胺基秸秆、乙二胺基炭化秸秆用于脱除SO2气体的吸附效果。结果表明：活性炭的炭化得率是随着温度升高而不断下降;随着炭化温度升高,活性炭的pH值、灰分也随之增加,挥发分含量则不断下降,活性炭表面的酸性官能团减少、碱性官能团增多;乙二胺基炭化秸秆的脱硫效果明显,饱和硫容达到了176.4 mg ·g-1。通过研究得出将改性稻草秸秆活性炭应用于烟气脱硫是可行的。     

废旧碱性电池-活性污泥炭的制备及对废水中Cd2+的吸附

以污水厂污泥为主要原料,掺杂不同量的废旧碱性电池电极材料,采用ZnCl2活化法制备出废旧碱性电池-活性污泥炭,表征分析污泥炭样品的碘吸附值、BET、FT-IR、SEM-EDX、XRD和Zeta电位,并进行污泥炭Cd2+吸附实验。结果表明,电池材料掺杂量为25%时,改性污泥炭吸附性能最优,碘吸附值和比表面积分别达到543.0 mg·g-1和426.5 m2·g-1,中孔孔径集中在3~4 nm左右,Zeta电位为-16.30 mV;对比纯污泥炭,废电池-污泥炭吸附金属离子性能更优,Cd2+吸附量增加了近60%,而ZnCl2活化剂用量减少了40%;回归分析发现,准二级动力学和Langmuir等温方程式适用于描述废电池-污泥炭对Cd2+的吸附行为。     

废弃轮胎制备中孔炭吸附材料工艺及性能研究

为了解决废弃轮胎造成的资源浪费和环境污染的问题,对以废弃轮胎橡胶为碳的前驱体原料,制备具有高吸附性能中孔炭材料工艺进行了系统的研究。通过XRD、扫描电镜以及比表面积分析,对制备的中孔炭微观结构和性能进行表征,讨论了炭化温度、碱炭比,以及活化温度和活化时间等工艺条件对制备中孔炭的产率、结构和性能的影响。结果表明,通过改变工艺条件制备的中孔炭的孔径分布可以在2~80 nm范围内进行调控。在500℃炭化温度,碱炭比为4∶1,900℃活化1 h的工艺条件下,制备的中孔炭的比表面积为473 m2/g,对甲基橙的最大吸附量达到254 mg/g。     

稻壳活性炭制备及其对磷的吸附

利用农业废弃物稻壳经炭化、活化、酸洗、水洗和干燥等工艺制备出一种富含微孔和中孔结构的稻壳活性炭,其BET比表面积达886.3 m2/g。通过正交实验优化了稻壳活性炭对磷吸附条件,并在该条件下进行了吸附等温和吸附动力学实验研究。结果表明,稻壳活性炭对磷的吸附等温曲线能较好符合Langmuir模型(R2=0.9284)和Freundlich模型(R2=0.9208),由Langmuir线性拟合方程可得稻壳活性炭对磷饱和吸附量达6.93 mg/g;稻壳活性炭对磷的吸附过程可用准二级动力学方程描述(R2=0.9968),吸附速度较快,颗粒内扩散为该过程控速阶段。稻壳活性炭作为一种易得、廉价、高效的填料,在农村分散型污水生态处理技术中,具有良好的应用前景。     

污泥活性炭的制备及其对酸性红G的吸附行为

以城市污水处理厂的脱水污泥为原料,用ZnCl2活化法制备污泥活性炭,并研究其对水中酸性红G的吸附、脱附行为。选取活化剂浓度、固液比、活化温度及活化时间等因素,通过正交实验确定了最佳工艺,即ZnCl2浓度30%,固液比1:2,碳化温度500℃,碳化时间1.5 h。吸附实验结果表明,该污泥活性炭对水中酸性红G的吸附量随着温度升高而增加,在15、25和35℃条件下的最大吸附量分别为153.6、165.6和180.4 mg/g,且吸附等温线能较好用Langmuir方程进行模拟。酸性红G在污泥活性炭上的吸附动力学符合准二级反应动力学模型。污泥活性炭对酸性红G的吸附量随着溶液pH的增大而减小,污泥活性炭的最佳投加量为0.26 g/L。吸附饱和的污泥活性炭可通过碱处理和热处理方法进行脱附,脱附后的吸附剂对酸性红G仍具有很强吸附性能。