氨改性中孔活性炭对Pb(Ⅱ)的吸附

为讨论表面改性对活性炭吸附特性的影响,用氨改性活性炭对Pb(Ⅱ)的吸附性能进行了研究。通过高温氨气吹扫对活性炭进行表面改性处理,观察了改性后活性炭物化性质的变化,研究了氨改性活性炭对Pb(Ⅱ)的吸附等温关系与动力学,并对吸附前后氨改性活性炭的形貌进行了分析。结果表明,氨改性后活性炭比表面积和总孔孔容均略有增大,活性炭中N元素含量明显增高,含氧官能团数量减少,零电荷点增大。氨改性后活性炭对Pb(Ⅱ)的吸附效果明显提高,吸附过程数据可用等温吸附方程描述,改性后活性炭对Pb(Ⅱ)的吸附符合拟二级动力学。Pb(Ⅱ)在氨改性活性炭表面上的附着明显可见。通过红外光谱分析,活性炭表面含氮官能团与Pb(Ⅱ)发生缔合作用。     

废弃等离子显示屏玻璃中重金属化学形态分布

通过BCR3步和BCR4步连续提取法,对等离子体显示屏玻璃中重金属的化学形态进行研究。结果表明,BCR3步连续提取法对废弃等离子体显示屏玻璃中重金属的提取比BCR4步连续提取法更稳定。废弃等离子体显示屏玻璃中Zn、Cu和Ag化学形态分布存在差异。BCR3步和BCR4步连续提取法均认为Ag以残渣态为主要赋存形态,对环境影响比较小;Cu的可交换与弱酸可溶态或交换态和碳酸盐结合态含量较少,潜在的环境风险也比较小;BCR3步和BCR4步连续提取法对Zn的形态分布结果评价不一致,BCR3步连续提取法表明Zn主要以可交换与弱酸可溶态为主,对环境影响较大,而BCR4步连续提取法结果认为Zn是以铁锰氧化态为主要存在形态。     

改性污泥活性炭对水中镉离子的吸附性能

以城市污水处理厂的剩余污泥为原料,氯化锌为活化剂制备污泥活性炭,对一部分污泥活性炭用6.0 mol/L的硝酸进行改性,并研究了未改性和改性的污泥活性炭对Cd2＋的吸附行为的影响。结果表明,在pH为5.0、Cd2＋初始浓度为100 mg/L、吸附剂投加量为2.0 g/L、反应温度为25℃时,未改性的污泥活性炭吸附容量为8.45 mg/g,硝酸改性的污泥活性炭吸附容量达到了23.35 mg/g。改性和未改性的污泥活性炭对Cd2＋都有较好的吸附容量,硝酸改性大幅度提高了污泥活性炭对Cd2＋的吸附性能。常温下改性污泥活性炭对Cd2＋的吸附符合Langmuir吸附等温式。     

Mn改性活性炭吸附VOCs性能

采用浸渍焙烧法对活性炭进行负载锰(Mn)改性,考察改性活性炭对甲苯、乙酸乙酯及甲苯-乙酸乙酯二元混合气体的吸附性能.研究表明,活性炭浸渍于1.0％高锰酸钾溶液改性后的吸附性能最好.对于单组分VOCs气体,改性后活性炭对甲苯和乙酸乙酯的吸附量较未改性前分别提高了12.7％和16.3％;对于二元混合VOCs气体,改性后活性炭对甲苯及乙酸乙酯的吸附量分别提高了13.1％和22.9％.BET、SEM、FTIR等分析表明,Mn改性活性炭比表面积变大和总孔容增加是改性后吸附量提高的主要原因.     

煤气发生炉炉渣改性和吸附性能

以工业中生产煤气时产生的煤气炉炉渣为原料,采用手工分选法将炉渣中的炭及残渣分离,再采用酸碱浸渍方法对炉渣残渣进行改性,研究了改性后的炉渣残渣及炉渣中分离出的炭对溶液中苯酚的吸附性能。吸附实验结果表明,分离炭的吸附性能最好,其次为碱改性炉渣残渣和酸改性炉渣残渣,未改性炉渣残渣吸附性能最差。改性的炉渣残渣及分离炭对苯酚吸附过程符合二级吸附动力学模型。吸附等温线研究表明,改性炉渣残渣及分离炭对苯酚的吸附符合Lang-muir吸附等温式。     

磷改性生物炭对Pb、Cd复合污染土壤的钝化效果

中国存在着较大面积受重金属污染土壤,尤其是Pb、Cd两种重金属的复合污染较常见。利用磷改性生物炭对Pb、Cd复合污染土壤展开修复研究。结果表明:(1)磷改性生物炭可使土壤中Pb、Cd由弱酸提取态向可氧化态、残渣态转变,Pb的可氧化态和残渣态分别增加了19.4、16.9百分点,Cd的可氧化态、残渣态分别增加了17.4、9.9百分点;(2)磷改性生物炭可提高土壤有效磷,有效磷最终稳定在39 mg/kg左右;(3)磷改性生物炭能显著增加土壤阳离子交换量至19.3 cmol/kg。磷改性生物炭不仅能有效钝化重金属,还能有效改善土壤质量。     

Fe2+改性活性炭的制备及其对聚酯降解产物的脱色性能分析

针对聚酯降解产物的回收再利用问题,采用Fe~(2+)对活性炭进行浸渍改性,并用于聚酯降解产物的脱色。通过比表面积测定、TG分析对改性前后的活性炭进行了表征;研究了改性时Fe~(2+)浓度、超声时间及煅烧温度对活性炭的孔结构、表面官能团以及吸附性能的影响,并以此为基础,通过响应面实验优化了Fe~(2+)对活性炭的改性工艺。结果表明,在Fe~(2+)浓度为1.224 mol·L~(-1),超声时间为4.93 h,且无煅烧的条件下,改性活性炭对染料的平均脱色率最高,可达93.483 5%,可在2 h内实现对聚酯降解产物的完全脱色,且其吸附容量比未改性活性炭提高了1.8 mg·g~(-1)。对改性前后的活性炭进行吸附热力学与吸附动力学实验,发现二者的吸附特征符合Langmuir吸附等温模型及拟二级动力学模型,其决定系数分别为0.990 5、0.997 1及0.999 3、0.999 7。这说明染料在活性炭上的吸附为均一单层分布,吸附过程中包含化学反应。使用Fe~(2+)对活性炭进行浸渍改性后再对聚酯降解产物进行脱色,不仅能提高活性炭对染料的脱色效率,还能提高对其对染料的吸附容量。     

基于生物淋滤的城市污泥重金属溶出及形态迁移

利用生物淋滤法处理城市污泥,以生物淋滤过程中pH、ORP(氧化还原电位)变化以及重金属(Zn、Cu、Cd)溶出率为指标,考察淋滤菌接种比例、初始pH、淋滤时间对生物淋滤的影响,并分析了生物淋滤前后,重金属形态变化以及重金属的生物有效性和迁移性。结果表明富集筛选的嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(A.f)可有效溶出污泥中的重金属。生物淋滤最佳条件为:初始pH=4.00,淋滤菌接种比例30%,重金属Zn,Cu,Cd在第10天的整体处理效果最优,溶出率分别达到75.30%、50.40%和74.44%。BCR形态分析表明:原污泥中Zn,Cu,Cd主要以弱酸提取态、可还原态和氧化态存在,残渣态较少;生物淋滤之后,3种重金属弱酸提取态、可还原态和氧化态含量有不同程度降低,其中,可还原态含量降低最为显著,残渣态基本无变化,并且淋滤后污泥中重金属氧化态及残渣态所占比例较淋滤前高,污泥稳定性得到提升。生物淋滤可以通过减少污泥中重金属含量和改变重金属形态降低其生物有效性和迁移性。     

KMnO4改性活性炭对臭气中甲硫醇的吸附特性

针对普通活性炭对污水厂臭气中甲硫醇吸附量低的问题,采用KMnO4浸渍改性以获得高甲硫醇吸附量的改性活性炭,通过低温氮吸附仪、扫描电子显微镜和Boehm滴定等表征揭示改性后活性炭吸附量提高的原因,并进行改性活性炭吸附甲硫醇的动力学和热力学研究。结果表明:在KMnO_4浓度为1%、温度为25℃、活性炭与浸渍液质量比为8∶100的条件下浸渍6 h,改性活性炭对甲硫醇的静态吸附量最高,达到344.22 mg·g~(-1),是未改性前的4.04倍:改性活性炭对甲硫醇吸附量提高的原因主要是表面碱性基团的增加(是原来的2.53倍),以及微孔容积和比表面积的增加。改性活性炭对甲硫醇的吸附符合准二级动力学模型,同时粒子内扩散模型显示吸附过程由气相扩散和内扩散共同作用;符合Freundlich吸附等温方程,具有多层吸附特征,且吸附容易进行,属于优惠吸附,是一个自发、放热和熵减的过程,升温不利于对甲硫醇的吸附。     

荔枝皮对重金属Ni~(2+)的吸附性能

采用批量实验研究了荔枝皮对水中重金属Ni2+吸附的影响因素(如接触时间、pH和吸附剂量)、吸附等温线、吸附动力学和吸附热力学等,并讨论了其吸附机理。结果表明,未改性荔枝皮和改性荔枝皮对Ni2+的吸附平衡时间均为30min;最适pH为6.0~7.0;最佳吸附剂量均为20 g/L。吸附过程均能用Langmuir和Freundlich等温线模型来很好地描述,且均符合假二次动力学模型。改性荔枝皮和未改性荔枝皮对Ni2+的最大比吸附量分别为11.88和5.19 mg/g。此外,热力学研究结果表明,未改性荔枝皮和改性荔枝皮吸附Ni2+均属于非自发的放热过程。     

燃烧条件对灰渣中重金属元素形态的影响

根据改进了的BCR连续提取法,重金属元素形态分为酸可提取态、氧化物结合态、有机物结合态和残渣态,实验研究了不同燃烧温度、空气流量和燃烧气氛对燃煤重金属(Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、As、Cd和Pb)的形态分布和挥发特性的影响规律。结果表明:在原煤和灰渣中,各重金属元素均主要以稳定的残渣态存在;8种重金属元素的挥发性难易程度顺序为Pb、Cd、ZnAs、Cr、Ni、CuMn;燃烧温度从650℃升至1 050℃过程中,各重金属元素4种存在形态的逸出率逐渐升高,逸出率最低增大幅度为20%,最高达60%;随空气流量的增大,重金属元素的有机物结合态和残渣态加速分解和挥发,各重金属元素的逸出率不断增大;除元素Mn和Ni较易于在贫氧气氛中挥发外,元素Cr、Cu、Zn、As、Cd和Pb均在富氧气氛中比较易于挥发气化。     

污泥水热联合热解处理对固相产物中重金属的影响

对酸性重金属污泥(AS)、碱性重金属污泥(BS)及其混合物(MS)进行水热联合热解处理,探讨了固相产物中重金属(Cr、Mn、Ni、Cu和Zn)的BCR形态变化与TCLP浸出毒性特征,并开展潜在生态风险评价。结果表明:AS经水热联合热解处理后得到的固相产物(ASC)中重金属的稳定性得到改善,Ni和Zn的残渣态比例显著增加,分别从8.33%和28.08%升至27.04%和51.31%;BS经水热联合热解处理后得到的固相产物(BSC)中重金属的稳定性改善不明显,Cr和Cu的残渣态比例分别从69.25%和65.42%升至82.09%和66.69%,而其他重金属的残渣态比例有所下降。MS经过水热联合热解处理,固相产物(MSC)中重金属的固化效果进一步提高。与理论值相比,Cr、Mn、Ni、Cu和Zn的残渣态比例分别从89.03%、55.85%、47.33%、55.39%和73.19%提高至98.09%、66.72%、48.49%、89.07%和86.70%,其浸出毒性均在USEPA标准以下,潜在风险程度为轻微水平,这为水热联合热解工艺处置重金属污泥提供新的思路。     

紫外辐照改性生物炭对土壤中Cd的稳定化效果

以废椰子壳为原料制备生物炭,采用365 nm紫外光辐照改性生物炭,探究改性生物炭对土壤中Cd的钝化效果。通过改性生物炭对溶液中Cd~(2+)的等温吸附实验表明,经过16 h辐照后的生物炭吸附效果最好,对溶液中Cd~(2+)的吸附量可达67.46 mg·kg~(-1)。通过添加不同生物炭含量(0、1%、3%、5%和10%)对土壤中Cd的修复实验发现,生物炭的添加可以提高酸性土壤的pH值,但经紫外辐照改性后的生物炭对pH值改变能力不如未改性生物炭。此外,生物炭的添加可使土壤中弱酸提取态和可还原态Cd向可氧化态转化,紫外辐照改性可显著提高这一能力。改性生物炭对土壤中Cd的钝化与表面含氧官能团有关。     

氨基改性木屑对水中Cu(Ⅱ)/Cr(Ⅵ)的连续吸附研究

将木屑用NaClO预处理并进行氨基化改性,制备改性木屑,探讨了直接吸附Cr(Ⅵ)和Cu(Ⅱ)/Cr(Ⅵ)连续吸附及木屑改性前后对Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)/Cr(Ⅵ)连续吸附的效果,并研究了pH、实际废水等对吸附的影响。结果表明,吸附Cu(Ⅱ)后再吸附Cr(Ⅵ)比直接吸附Cr(Ⅵ)的效果更好。改性木屑对Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)/Cr(Ⅵ)连续吸附能力比原木屑分别提高78.32%和122.90%。30℃下改性木屑对Cu(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)的饱和吸附容量分别为195.70、555.56mg/g,吸附等温线可用Langmuir模型拟合。改性木屑对Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)/Cr(Ⅵ)的连续吸附过程均符合准二级动力学方程。     

海藻酸钠改性纳米零价铁对底泥中Cd的稳定化研究

制备了海藻酸钠改性纳米零价铁(SA-nZVI),并对其结构进行表征。用制备的SA-nZVI和未改性的纳米零价铁(nZVI)修复Cd污染的底泥,通过重金属形态、酶活性、细菌群落多样性变化评价稳定化效果。结果表明,0.10%(质量分数)海藻酸钠溶液制备的SA-nZVI对底泥中Cd的稳定效果最好,随稳定化时间的延长,残渣态质量分数升高,弱酸提取态质量分数下降,30d后相比于不添加修复剂的对照组,残渣态质量分数升高了41.79百分点,弱酸提取态质量分数下降了23.18百分点。脲酶和过氧化氢酶的活性以及细菌群落多样性均支持0.10%海藻酸钠溶液制备的SA-nZVI对Cd的稳定化效果最好。从结构上进行解释,0.10%海藻酸钠溶液制备的SA-nZVI与nZVI相比,表面覆盖了一层海藻酸钠,分散性更好,不易被氧化。     

壳聚糖/磁性生物碳对重金属Cu(Ⅱ)的吸附性能

以丝瓜络为原料制备壳聚糖/磁性生物炭(CMLB),并研究了改性前后的生物炭对重金属Cu(Ⅱ)的吸附性能。结果表明,改性后的生物炭包含γ-Fe_2O_3纳米颗粒,颗粒尺寸均匀,大小一致。CMLB对Cu(Ⅱ)的吸附量为54.68 mg·g~(-1),高于原始生物炭(LB)、磁性生物炭(MLB)的吸附量,且能够达到壳聚糖吸附量的86%。整个吸附过程在18 h达到平衡,在pH=5.8±0.1有较好的吸附效果。吸附反应动力学可采用准二级动力学方程拟合,吸附等温线符合Freundlich模型。CMLB吸附Cu(Ⅱ)的机制下包括离子交换、物理吸附和共沉淀。CMLB材料在处理废水后,利用磁铁可将材料从水中分离。CMLB可作为一种吸附剂有效去除水中的重金属,应用前景广阔。     

氧化、还原改性对活性炭吸附草甘膦的影响

研究了氧化、还原改性对活性炭吸附草甘膦的影响.以傅立叶红外光谱定性表面官能团变化,以扫描电镜观察表面形貌,以化学吸附分析仪测定后再通过测定样品的氮气吸附/脱附等温线计算比表面积和孔径.结果表明:(1)氧化改性使活性炭比表面积增大;还原改性使活性炭比表面积减小.还原阶段使先前氧化阶段中产生的孔道以及原有孔道均发生塌陷,导致还原改性活性炭比表面积减小.(2)在静态吸附的条件下,氧化改性和还原改性活性炭对草甘膦的吸附均为吸热反应.还原改性在活性炭表面产生的还原性官能团有利于活性炭对草甘膦的吸附,而氧化改性产生的氧化性官能团并不利于活性炭对草甘膦的吸附.(3)热力学参数的计算进一步表明,改性活性炭对草甘膦的吸附为吸热反应.     

调理剂对堆肥产品重金属生物有效性的影响

城市污泥中重金属含量及其生物有效性是限制污泥农用的主要因素,因此,研究污泥堆肥化处理过程中重金属生物有效性,对污泥的农用具有重要意义。实验以城市污泥为原料,以菌菇渣和秸秆为调理剂,设置4个处理:A(污泥∶菌菇渣∶秸秆=1∶0.4∶0.025)、B(污泥∶菌菇渣∶秸秆=1∶0.3∶0.025)、C(污泥∶秸秆=1∶0.12)和D(污泥∶秸秆=1∶0.09),进行好氧堆肥实验,采用BCR顺序提取法测定各种形态的重金属,研究堆肥前后重金属形态的变化规律。结果表明,城市污泥中Cu、Ni、Pb和Cr主要以可氧化态及残渣态存在,生物有效性较低,而Zn和Cd主要以酸溶态和可还原态存在,生物有效性较高;堆肥过程显著降低了Cu、Zn、Ni和Pb的生物有效性,并改变了Cu、Zn、Ni、Pb、Cr和Cd的形态分布,使污泥中的Cu、Zn、Ni、Pb和Cd向着更稳定的可氧化态或残渣态转变;污泥经过堆肥处理后,Cu、Zn和Ni 3种重金属生物有效性关系为:ABCD,与其他处理相比,处理A残渣态的Pb和Cr增加比例较多,综合来看,处理A对重金属生物有效性的降低最为明显,重金属钝化效果最佳。     

酸碱盐改性对活性炭吸附油气特征的影响

采用酸碱盐溶液浸渍方法对活性炭进行改性,探究了其吸附油气的特征,考察了改性后的活性炭对油气吸附量和穿透时间的影响,采用BET、SEM、XRD及FT-IR等方法对活性炭进行了表征。结果表明:改性后的活性炭孔结构和表面化学性质发生了明显的变化,2~#样品(醋酸改性)比表面积最大为1 264.33 m~2·g~(-1),碱改性活性炭对油气的吸附性能优于其他改性方法,3~#样品(氨水改性)吸附容量最高为0.279 g·g~(-1),拟合动力学速率常数k′值是0.096 3,5#样品(氢氧化钾改性)穿透时间最长为130 min;改性处理后,增加了活性炭表面的—OH与C=C含量,正丁烷主要以—CH_2基团吸附在吸附剂表面。在综合酸碱盐溶液改性的基础上,利用Yoon-Nelson动力学方程对吸附曲线进行拟合,评价改性活性炭对油气的吸附性能。以上研究结果可为活性炭吸附油气的工业应用提供参考。     

电吸附活性炭电极制备及电吸附特性

电极的材料和制备是电吸附技术的核心。本研究进行了活性炭电极的制备、改性和表征,并分析其电吸附特性。结果表明,物理化学改性活性炭电极比表面积可达748.54 m2/g,分别是物理改性、化学改性活性炭电极的1.22和12.16倍,电吸附效果最佳。其对Na Cl紊态电吸附效果是物理改性活性炭电极的1.28倍,化学改性活性炭电极的3.75倍。对Na Cl紊态电吸附单位吸附量为7.19 mg/g,是静态吸附的8.78倍。对Na Cl、Na2SO4和Na3PO4紊态电吸附单位吸附量依次为5.94、11.83和21.47 mg/g,单位吸附量和吸附平衡时间随着被吸附离子的负电荷增加而增加。紊态电吸附过程符合一级动力学,吸附过程是由扩散机制控制的、伴随着电场作用的慢吸附过程。