蔬菜废弃物基生物炭对铅的吸附特性

以蔬菜废弃物(芹菜)为原料,采用限氧裂解法制备了500℃下的蔬菜废弃物基生物炭,利用SEM扫描电镜、EDS能谱分析、CHN元素分析、FTIR红外光谱、比表面积及孔径分析等方法表征生物炭的物理化学性质,探究生物炭对水溶液中Pb(Ⅱ)的吸附特性及其影响因素。结果表明,500℃下制备的废弃芹菜生物炭孔隙较少,具有较小的比表面积和丰富的官能团。废弃芹菜生物炭对Pb(Ⅱ)具有良好的吸附效果,在初始pH值为5、投加量为0.8 g/L、初始质量浓度为400 mg/L时,其最大吸附量为240.5 mg/g,且投加量、初始质量浓度和体系pH值的影响强烈。废弃芹菜生物炭对Pb(Ⅱ)的吸附在5 min内达到平衡,吸附过程更符合准二级动力学模型(R~20.99),表明其吸附速率主要受化学作用控制。同时吸附速率还受初始质量浓度的影响,初始质量浓度越低,吸附过程越先达到平衡。在试验范围内,等温吸附Langmuir模型和Freundlich模型都适合描述废弃芹菜生物炭对Pb(Ⅱ)的吸附过程。     

木屑型香菇菌菌渣活性炭及其制备方法

以木屑型香菇菌菌渣为原料,采用微波辐照碳酸钾(K2CO3)活化法制备菌渣活性炭。探讨了活化时间、K2CO3与菌渣质量比、活化功率对活性炭得率及吸附性能的影响,得到适宜的制备条件为:活化时间16 min,K2CO3与菌渣质量比0.8∶1,活化功率520 W。该制备条件下所得活性炭碘值为729.94 mg/g,亚甲基蓝吸附值为163.47mg/g,得率为23.4%。SEM、N2吸附、零点电荷p H值的表征结果表明,微波辐照K2CO3活化起到了很好的造孔作用,菌渣活性炭的孔大多为直径介于3~6 nm的中孔。根据BET方程计算的菌渣活性炭比表面积(SBET)为674.2 m2/g,孔容为0.54 m L/g,平均孔径为3.7 nm,菌渣活性炭的p HZPC为5.23。     

黍糠、菜籽饼生物炭的制备及其对重金属镉(Cd2+)的吸附

利用黍糠、菜籽饼在不同温度下制备生物炭,以确定最佳制备温度及最佳吸附材料。结果表明,2种生物炭对镉(Cd~(2+))的吸附效果随制备温度上升而升高,黍糠生物炭的吸附效果更好。综合考虑产出率、吸附效果与能耗,得到最佳生物炭材料为黍糠,最佳制备温度为600℃。经2种生物炭吸附后,Cd~(2+)溶液的pH值均呈上升趋势,而黍糠生物炭调节pH值的能力更强。2种生物炭清洗后的吸附效果均有下降,表面沉淀是未清洗的生物炭对重金属离子吸附作用的机理之一。600℃黍糠生物炭对Cd~(2+)的吸附符合Langmuir吸附等温线,表明黍糠生物炭对Cd~(2+)的吸附为单分子层的吸附,且吸附剂表面均匀。使用扫描电镜(SEM,Scanning Electron Microscope)、多通道比表面积和孔径分析仪(BET,Multi-channel specific surface area and pore size analyzer)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR,Fourier Transform Infrared Spectroscopy)和综合热分析仪(STA,Synchronous Thermal Analyzer)对黍糠生物炭进行了表征。结果表明,黍糠原材料具有丰富的官能团,随热解温度升高,脂肪族官能团逐渐弱化消失,而芳香性结构与官能团逐渐凸显出来,因而能更多地吸附重金属Cd~(2+)。黍糠生物炭对重金属的吸附不主要依赖比表面积和孔隙结构,而是多种化学作用的结果,如表面沉淀、与官能团络合和阳离子-π键吸引。     

玉米芯生物炭对含盐污水中氨氮的吸附特性

以玉米芯为原料制备生物炭,并采用"盐酸+超声波"改性,研究了其对含盐污水中氨氮的吸附特性。结果表明,改性玉米芯生物炭的比表面积和酸性含氧官能团含量较改性前分别提高了7.5、18.2倍,在氨氮初始质量浓度为40 mg/L、盐度为0.45%、p H值为5.0、投加量为2.5 g时,对氨氮的吸附率可达79.4%。改性玉米芯生物炭在含盐条件下对氨氮的吸附过程更符合准二级动力学模型和Langmuir模型,理论最大吸附量为2.538 2~2.842 6 mg/g,显著高于改性前。热力学分析表明,玉米芯生物炭对含盐污水中氨氮的吸附主要为物理吸附,且是自发、放热及熵增加的过程。以HCl为解吸剂,改性前后玉米芯生物炭的最佳吸附-解吸循环次数分别为3、7次,再生后对氨氮的平衡吸附量分别为解吸前的85.1%、93.8%。     

硫铁矿的比表面积、孔体积及其对硫铁矿吸附能力的影响研究

本文在液氮温度下,测试了硫铁矿矿样在气体饱和蒸气压力范围内对N2的吸附过程及吸附量,用BET和BJH理论模型计算出硫铁矿矿样的孔体积和孔表面积.根据试验结果,探讨了硫铁矿的孔体积与孔比表面积的关系,及其对硫铁矿吸附能力的影响,即硫铁矿对N2的吸附能力与总孔体积、总孔比表面积呈正相关性.     

鸟巢状钨酸铋的简易合成及其光催化性能研究

以硝酸铋、钨酸钠为原料,只使用无机添加剂硫酸钠,在控制反应体系pH=1、180℃、24 h的条件下,通过水热法制备了形貌均一、分散性较好、直径约为1μm的鸟巢状钨酸铋。利用XRD、SEM、UV-Vis、BET对样品的组成、结构、形貌、能带结构、比表面积进行了表征。以氙灯为光源(用滤光片去除λ≤420 nm的光),以甲基橙(MO)、亚甲基蓝(MB)、罗丹明B(RhB)为降解对象,考察了样品对染料废水的降解活性。结果表明,硫酸钠的添加量对钨酸铋的形貌有较大影响,在硫酸钠添加量为3 g时形成的鸟巢状钨酸铋形貌较好。制备的鸟巢状钨酸铋的吸收边缘在470 nm处,比表面积为14.289 7 m2/g,在可见光下反应120 min时对甲基橙、亚甲基蓝、罗丹明B的降解率分别为5.6%、45.5%、98.2%。     

微波再生铁炭内电解法处理活性嫩黄染料废水的研究

采用微波再生铁炭内电解法对活性嫩黄染料废水进行处理,探讨了微波再生功率,再生时间,再生次数等条件对废水处理的影响和活性炭再生机理。结果表明,微波对再生铁炭效果良好,经过微波再生后的铁炭基本恢复了未使用时的内电解能力,当微波再生条件为功率450 W,辐照时间8 min,铁炭再生1次,内电解后废水的脱色率达到56.59%。     

碳化温度对稻壳生物炭的影响及其对Cr(Ⅵ)的吸附性能

以稻壳为原料,在不同的温度(300,500和700℃)下采用限氧碳化法制备了生物炭,并利用扫描电镜(SEM)和红外光谱(FTIR)表征了生物炭的结构和性质,同时考察了pH值对生物炭吸附的影响,初步探讨了吸附机理。结果表明,制备的生物炭官能团种类和总量相近,均含有烷基、芳香基及一些含氧官能团,随着碳化温度的升高芳香族化合物增加,芳香化程度增强。试验条件下稻壳生物炭(RH700)对Cr(Ⅵ)的饱和吸附量达到16.68 mg/g,降低pH值有利于对Cr(Ⅵ)的吸附。稻壳生物炭等温吸附曲线更符合Langmuir模型,对吸附过程中焓(△H)、熵(△S)和吉布斯自由能(△G)的计算表明,稻壳生物炭对Cr(Ⅵ)的吸附是自发的吸热反应,其吸附行为更符合伪二级动力学模型,拟合的qe值与实测值相差小于0.38 mg/g。颗粒内扩散表明膜扩散和颗粒内扩散共同控制着吸附过程。     

聚磷菌协同生物炭对水中U(Ⅵ)的去除特性及机理研究

低浓度含铀废水中铀的高效去除是铀矿冶安全生产过程中亟待解决的问题。生物吸附法是处理较低浓度重金属废水的高效廉价的方法之一。采用生物炭负载聚磷菌,制备了一种新型吸附剂,通过对比分析普通生物炭与负载聚磷菌生物炭对水中U(VI)的去除特性,结合BET、SEM及XPS等检测手段,考察聚磷菌对生物炭去除水中U(VI)的协同作用,探究低浓度铀废水处理新方法。结果表明,通过负载聚磷菌,生物炭能够快速降低水中U(VI)的浓度,去除率可达99.86%。BET及SEM表征手段表明,聚磷菌被固定在生物炭表面,负载聚磷菌的生物炭比表面积大大减小,但对铀的去除率反而增加。结合XPS结果可知,吸附后沉淀产物为四价铀和六价铀的混合物,表明聚磷菌对水中铀进行了还原、微沉淀,具有协同生物炭除铀作用。吸附动力学试验表明,该吸附过程符合准二级动力学模型;Freundlich吸附等温线模型能更好地描述吸附剂对铀的吸附行为。     

柚子皮生物炭的制备及对水体中锰离子的吸附

以柚子皮为原料经硫化钠活化后炭化处理制备了生物质炭吸附剂,并将之应用于含锰废水的吸附。考察了溶液p H值、底液质量浓度、生物炭投加量等因素对柚子皮生物炭吸附能力的影响,并研究了柚子皮吸附剂对锰离子废水的吸附平衡和动力学特征。结果表明:柚子皮吸附剂对含锰废水具备较强吸附能力,在溶液p H值为6,底液质量浓度为50 mg/L,吸附剂投加量为2 g/L的条件下,对锰离子的去除率为93.5%;吸附平衡实验表明该等温吸附过程符合Langmuir方程,饱和吸附量为24.691 mg/g;吸附动力学研究表明,该吸附过程符合二级动力学方程,吸附速率常数为0.028 6 g/(mg·min)。     

黑碳对土壤中农药呋喃丹吸附与解吸行为的影响

为了考察黑碳对土壤中呋喃丹吸附与解吸行为的影响,选取小麦秸秆,分别在250℃、450℃和850℃下制备黑碳,测定了黑碳的比表面积和孔体积;采用批处理振荡法测定了呋喃丹在人工添加黑碳土壤中的吸附-解吸行为.结果表明,随制备温度升高,黑碳的比表面积、孔体积和微孔率增大;人工添加黑碳的土壤对呋喃丹的吸附容量和吸附强度随黑碳添加量增加而逐步增加,吸附和解吸等温线的非线性也逐步明显.添加高温制备黑碳的土壤比添加低温制备黑碳的土壤吸附容量、吸附和解吸的非线性均增加.吸附农药的解吸迟滞作用与土壤中黑碳的质量分数密切相关,添加高温制备黑碳的土壤解吸迟滞现象明显.因此,土壤中添加黑碳在一定程度上保证了土壤使用的安全性.     

官厅水库底泥对染料的吸附特征研究

采用静态吸附法研究了北京官厅水库底泥对亚甲基蓝、孔雀石绿和刚果红3种染料化合物的吸附行为,探讨了pH值、离子强度、温度等因素对吸附的影响,测定了染料的吸附等温线.结果表明,3种染料的吸附等温线都很好地符合Freundlich方程,底泥对孔雀石绿的吸附量最大.吸附染料过程是在分形表面上发生的反应.不同染料吸附时计算出的分形维数不同,底泥的表面分形维数均处于2～3之间.pH值是影响吸附的主要因素,刚果红和亚甲基蓝受离子强度影响较大.吸附动力学研究表明,吸附分为快速吸附和慢速吸附两个阶段.     

生物炭对抗生素环境行为的影响研究进展

随着养殖业和医药业的迅猛发展,进入环境中的抗生素日益增多,其导致的环境污染问题引起国内外学者的广泛关注。利用生物炭处理抗生素的技术是近10年来的一个研究热点。生物炭具有原料来源稳定、制备简单、取材广泛、成本低廉、无二次污染等优点,能有效地控制抗生素在生态环境中的迁移和转化行为。简要介绍了生物炭的主要元素组成、比表面积、表面官能团及pH值等基本理化性质,重点阐述了生物炭吸附抗生素的机理及其影响因素,分配作用、表面吸附作用、微孔填充作用、π-π电子供受体作用、氢键作用和静电作用是生物炭吸附抗生素的可能机理,而制备温度、比表面积和孔隙结构、溶液体系pH值、重金属离子、腐殖酸和根系分泌物等是影响吸附的重要因素。还概括介绍了新型功能生物炭在吸附抗生素方面的应用研究,综述了生物炭对抗生素的迁移、转化、归趋等环境行为的影响,并指出了生物炭-抗生素未来可能开展的研究方向。     

低阶煤孔隙结构特征及其对瓦斯吸附的影响

为分析低阶煤孔隙结构特征及其对瓦斯(甲烷)吸附特性的影响,采用高压容量吸附装置对3个低阶煤煤样和一个高阶煤煤样进行等温吸附试验和低温液氮吸附试验,并对比分析不同变质程度煤的吸附性能和孔隙结构。结果表明:低阶煤的吸附特性符合朗缪尔(Langmuir)方程;不同变质程度煤孔的结构存在明显差异,不同低阶煤的孔隙结构基本相近,在高压段均出现微小的滞后环,其孔形以两端开口的楔形孔为主,其对瓦斯的吸附主要集中于中孔和微孔中,中孔占比更大;煤体孔隙比表面积决定瓦斯吸附能力,中孔的比表面积与煤样的Langmuir体积线性相关,对吸附起决定性作用,而微孔的比表面积与Langmuir体积没有明显的正相关关系。     

有机改性蛭石材料的制备及对甲基橙的吸附性能研究

为提高双子表面活性剂改性蛭石的吸附性能，用碳酸钠对天然蛭石进行同质化处理，合成芳香反离子季铵盐型双子表面活性剂(GC-S)并作为改性剂，通过水热法对钠基蛭石(Vt-Na)进行插层处理，制备有机蛭石(GC-S-Vt)。通过核磁共振氢谱(¹HNMR)、X射线粉末衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、热重(TG)和扫描电子显微镜(SEM)进行表征，考察改性有机蛭石对甲基橙(MO)的吸附效率及表面活性剂含量、pH值对改性有机蛭石对甲基橙的吸附效率的影响。改性后蛭石的亚甲基对称与非对称伸缩振动峰增强表明GC-S成功用于有机蛭石的改性。改性后的GC-S-Vt层间距增大，这是由于有机反离子修饰的双子表面活性剂增加了蛭石层间距，并提高了其对MO的吸附质量比。当GC-S的添加量为0.8 CEC,温度为25℃时，GC-S-Vt对阴离子染料甲基橙的吸附效率由改性前的2%提高至98.31%。在pH值为5、吸附时间为60 min时，GC-S-Vt对甲基橙的吸附质量比最大。此外，本文还考察了改性有机蛭石对甲基橙的吸附动力学与热力学行为。试验结果发现，甲基橙的吸附符合拟二级动力学模...     

新型凹凸棒土颗粒吸附剂对亚甲基蓝和刚果红的吸附研究

利用海藻酸钠和氯化钙的凝胶化,包埋制备有机凹凸棒土颗粒(GOAT)吸附剂,通过批量实验考察了制备的吸附剂对水中亚甲基蓝(MB)、刚果红(CR)的吸附行为。实验结果表明,GOAT对MB和CR的吸附行为都更符合准二级吸附动力学方程,吸附等温线符合Langumir方程。吸附量的大小与溶液的初始p H值有关,且增加盐浓度,GOAT的吸附能力增加。     

绿色合成磁性水热炭及对亚甲基蓝的吸附研究

以废旧锂离子电池和果树残枝为原料,采用绿色生物"浸提+水热"即"一锅烩"法,构建一种新型磁性水热炭.利用X-射线衍射(XRD)、比表面测试(BET)、扫描电镜(SEM)、红外光谱分析(FT-IR)、X射线光电子能谱分析(XPS)和振动样品磁强计(VSM)等仪器对磁性水热炭进行物相、形貌、结构和磁性特性分析.通过静态吸附试验考察磁性水热炭对亚甲基蓝(MB)的吸附行为,从吸附pH值影响、吸附平衡和吸附动力学方面对吸附过程进行分析,并探讨吸附机理以评估材料寿命.结果表明,磁性水热炭兼备磁性铁氧体特征峰和水热炭特征峰,符合物相设计要求,其中铁氧体质量分数为20％时,材料吸附性能最优,其SBET为15.17 m2/g,饱和磁化强度为10.36 emu/g.当pH=8时,磁性水热炭对MB的吸附效率高达98.6％,吸附动力学过程符合伪二级(PSO)模型,即吸附过程主要由化学吸附控制,其中Langmuir模型适宜于描述吸附平衡,最大吸附容量qe为46.32 mg/g,FT-IR和XPS分析显示,C=C和金属氧化物键(M-O)为MB的主要吸附位点.磁性水热炭经5次循环使用后,材料的物相、微观形貌和磁性特性无显著变化,对MB的吸附效率仍保持在90.3％,表明产品稳定性较好且易于磁分离回收.     

阿司匹林生产用废弃活性炭的微波一步再生

阿司匹林生产过程中会产生大量的粉末状废弃活性炭,对环境造成了较大的影响。提出了不外加活化气体的微波加热一步再生法再生废弃活性炭,使之循环利用。通过试验考察了再生温度、再生时间和物料厚度等因素对再生活性炭吸附性能和得率的影响。在再生温度700℃、再生时间10 min和物料厚度20 mm的优化条件下,亚甲基蓝吸附量为180 mg/g,再生活性炭的得率为40.875%,与常规方法再生药用活性炭相比,降低了再生温度,再生时间缩短了50%左右。此时再生活性炭的比表面积为1 296 m~2/g,平均孔径为3.016nm,适合于吸附亚甲基蓝,总孔体积为0.977 4 m L/g,其中微孔占47.81%,表明微孔和中孔都较为发达。扫描电镜和傅里叶变换红外光谱图分析表明,活性炭孔隙和表面性质得到了有效的再生恢复。微波一步再生法避免了通入活化气体而导致大量粉末活性炭被带走的问题,并且该方法具有速度快、效率高等优势。     

基于KOH活化法的核桃壳基活性炭制备及其表征

采用农林废弃物制备比表面积大、微孔结构发达的活性炭,能够缓解资源短缺问题,减少环境污染,并且提高活性炭在气相吸附方面的利用价值。以核桃壳为原料、KOH为活化剂,采用单因素法探讨碱炭比、活化温度和活化时间对活性炭得率、碘吸附值的影响,确定了核桃壳基活性炭制备的最佳工艺条件。采用场发射扫描电镜、孔径分析仪、傅里叶红外光谱仪分析了活性炭的微观形貌、孔径结构、表面化学性质。结果表明:当碱炭比为3∶1、活化时间为60 min、活化温度为800℃时,制备的核桃壳基活性炭的比表面积为1 551.85 m2/g,总孔容为0.79 cm3/g,微孔比表面积为1 491.22 m2/g,微孔率为89.87%。该活性炭的比表面积大,微孔结构发达,同时极微孔含量很高。     

磁性油菜秸秆对阳离子染料的吸附研究

以油菜秸秆为原料,均苯四甲酸酐为改性剂,四氧化三铁为磁性包裹材料,制备了磁性油菜秸秆吸附剂。研究了染料初始浓度、初始p H值、无机盐离子等因素对吸附性能的影响。研究结果表明:室温时,在染料为自然p H值,吸附4 h后,改性吸附剂对亚甲基蓝和碱性品红吸附量分别为450、320 mg/g。p H在2~10范围内时,吸附量随着p H值的增大而增加;p H10之后,吸附量保持不变。高浓度盐的存在对吸附无明显影响,但K+要大于Na+的影响。改性吸附剂对两种染料吸附动力学模拟均符合准二级动力学方程,吸附等温式符合Langmuir模型。