窄孔径含磷棉秆生物质炭的制备及对四环素的吸附机制

以棉秆为生物质原料,磷酸为改性剂,一步碳化制备了兼具高比表面积(1 916 m²·g^-1)和孔体积(1.398 2 mL·g^-1)的窄孔径含磷棉秆生物质炭(CSP),并研究了其对四环素(TC)的吸附行为.结果表明,磷酸改性制备的窄孔径含磷棉秆生物质炭对TC吸附量高达669mg·g^-1,是未改性棉秆炭的43.6倍;红外光谱(FTIR)、 X射线(XPS)和等温吸附研究表明,CSP对TC的高吸附量是表面络合、氢键、孔隙填充和π-π色散等多种吸附力共同作用的结果,其中磷酸改性赋予的高活性磷酸酯类基团(P—O—C)与TC分子间的化学络合作用强且贡献度高,是吸附量显著提升的最关键因素.静态等温吸附与热力学研究结果进一步证实TC在含磷棉秆炭吸附过程中化学吸附起主要作用,吸附过程属于自发的吸热过程.研究结果可为利用棉秆资源定向制备高效吸附TC的高活性磷掺杂生物质炭提供了一种潜在的简便高效途径.     

碳化改性硅藻土对四环素的吸附

为提高天然硅藻土对水体中有机污染物的吸附去除性能,以葡萄糖为碳源,通过一步低温热解法对天然硅藻土进行碳化改性。利用扫描电镜(SEM/EDX)、傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、Zeta电位等技术表征了碳化改性的硅藻土(CD₃₀₀)的结构特点和化学性质,并以四环素(TC)为目标污染物,对CD₃₀₀吸附TC的吸附动力学、吸附等温线和热力学进行研究分析。结果表明:在300℃下CD₃₀₀对TC的吸附效果最佳,较天然硅藻土的吸附性能提高了110.6%。表征结果证实了碳化产物成功负载至天然硅藻土表面且改性不会明显影响天然硅藻土的形貌结构。Elovich动力学模型表明,CD₃₀₀吸附TC以化学吸附为主。颗粒内扩散模型显示,CD₃₀₀对TC的吸附由液膜扩散和内扩散2个阶段控制,而内扩散阶段为主要的速率控制步骤。吸附等温线分析显示,Freundlich模型拟合效果更好(R2>0.966),表明吸附为多分子层吸附过程。热力学参数ΔG0<0、ΔH0>0和ΔS0>0,说明吸附过程为自发、吸热且混乱度增加。溶液初始pH值和离子影响强度实验证明,TC分子与CD₃₀₀间可能存在较强的外层结合,而静电作用在吸附过程中占据了主导作用。此外,碳化改性的硅藻土拥有良好的再生性能,表明其可作为一种高效吸附剂用于有机污染物的吸附去除。     

高比表面生物质炭的制备、表征及吸附性能

以废弃生物质互花米草与棉秆为原料,采用KOH活化制备了高比表面积微孔生物质活性炭.研究了原料类别、浸渍比、炭化温度及保温时间对炭组成与吸附性能的影响,利用氮气吸附、X-射线衍射、红外光谱FT-IR、扫描电子显微镜SEM等技术对活性炭表面物化性质进行了分析,并通过BET方程、DFT密度函数理论及Horvath-Kawazoe方程对比表面积与孔分布进行了表征测定.结果表明,氢氧化钾活化制备互花米草与棉秆活性炭的适宜条件为浸渍比3:1、活化温度800℃、活化时间1.5 h.在此条件下制得的互花米草活性炭与棉秆活性炭的得率为16.36%和11.22%,BET比表面积高达2 825 m2.g-1和2 135 m2·g-1,孔容积分别为1.374 mg·g-1和1.038 cm3·g-1;孔径分布狭窄,95%的孔集中在3 nm以内.该条件下制备的互花米草与棉秆活性炭吸附性能好,对碘的吸附值分别为1 797 mg·g-1和1 251 mg·g-1,亚甲基蓝吸附值为495 mg·g-1和478mg·g-1,均超过了国家水处理用活性炭一级品标准;2种生物质炭样品对水中2,4-二硝基苯酚的Langmuir最大吸附量分别为932 mg.g-1、747 mg·g-1,均优于普通活性炭与活性炭纤维.     

N、S共掺杂活化碳球对四环素的吸附特性与机理

四环素(Tetracycline,TC)是最常见的广谱抗生素之一,滥用四环素对环境所造成的危害日渐引起人们重视.为高效去除水体中残留的四环素,本研究以葡萄糖为碳基原料,通过添加阴离子表面活性剂和硫脲,采用水热反应和KOH高温活化法制备了氮硫共掺杂活化碳球(NSC).随后进行批量吸附试验,并利用等温吸附模型(Langmuir、Freundlich、Temkim、D-R模型)和吸附动力学模型(准一级动力学、准二级动力学、Elovich模型、颗粒内扩散模型)探究了NSC对TC的吸附特性.同时,通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、Brunauer-EmmettTeller(BET)比表面积及孔径分析、傅立叶红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)等技术表征了NSC吸附TC前后结构形貌及性质的变化,结合吸附模型的拟合结果阐述了NSC对TC的吸附机理,并利用生命周期评价法估算了其制备成本.结果表明：(1)NSC的BET比表面积高达1688.14 m²·g^-1,含丰富的微孔结构、官能团和N、S掺杂的极性表面.(2)NSC对TC的等温...     

改性花生壳生物炭对磷酸盐的吸附特性

该文以花生壳为原料热解得到花生壳生物炭,并用铁盐对其进行改性,得到改性花生壳生物炭。利用改性花生壳生物炭吸附磷酸盐,研究了吸附动力学和吸附等温线曲线,同时探究了pH对吸附除磷效果的影响。并利用吸附有磷酸盐的改性生物炭作为小麦种子生长的基质。结果表明,改性花生壳生物炭对磷的最大吸附量为1.11 mg/g,吸附动力学符合准二级动力学拟合方程,吸附曲线符合Langmuir吸附模型,主要为单层吸附过程,吸附过程的最适pH为4～10。同时,吸附有磷酸盐的改性花生壳生物炭能提高小麦种子的发芽率,并且能促进早期幼苗的生长。该改性生物炭可以有效吸附磷酸盐,缓解水体的富营养化,还能作为缓释肥料,实现环境治理与资源化利用。     

CuFeO2改性生物炭对四环素的吸附特性

利用共沉淀和水热法于生物炭（BC250、BC350、BC450、BC550和BC650）负载CuFeO₂,得到的复合材料对水中四环素（TC）具有较好的去除效果.CuFeO₂与BC450质量比为2 ：1的CuFeO₂改性生物炭（CuFeO₂/BC450=2 ：1）对TC的吸附性能最强.TC于CuFeO₂/BC450=2 ：1的吸附符合颗粒内扩散模型,表明吸附是界面和孔隙扩散控制的过程.在中性pH、298 K下,CuFeO₂/BC450=2 ：1对TC的Langmuir最大吸附量为82.8 mg ·g^-1,远大于BC450的13.7 mg ·g^-1和CuFeO₂的14.8 mg ·g^-1.热力学结果表明,CuFeO₂/BC450=2 ：1对TC的吸附是自发和吸热过程.随pH增加,CuFeO₂/BC450=2 ：1对TC的吸附去除呈先增加后降低的趋势,中性条件时效果最佳.CuFeO₂/BC450=2 ：1对TC的强吸附得益于CuFeO₂负载对材料孔隙结构的改善、比表面积的增大和表面官能团、电荷属性的改变.研究结果为净化抗生素污染提供了一种高效的磁性吸附剂.     

造纸污泥生物炭对四环素的吸附特性及机理

以造纸污泥为原料,在限氧条件下,通过控制热解温度(300,500和700℃),制备生物炭(SBC300、SBC500和SBC700),比较了3种生物炭的基本理化性质;以四环素(TC)为目标污染物,研究了造纸污泥生物炭(SBC)对TC的吸附特性及机理.结果表明,SBC对TC的吸附以化学吸附为主,吸附平衡时,SBC300对TC的去除率最低,为38.8%,SBC700的去除率最高,为54.1%;同时Langmuir模型能更好地描述此吸附过程,且最大吸附量依次为SBC700(63.8mg/g)>SBC500(50.6mg/g)>SBC300(40.0mg/g).热力学分析表明,SBC对TC的吸附为自发且吸热的过程.pH值影响TC的存在形态及SBC的表面带电情况,对吸附过程有较大影响.通过吸附等温线分解法定量描述了表面吸附作用及分配作用的贡献率,结合FTIR分析,表明SBC对TC的吸附可能是分配作用、静电作用、氢键作用、π-πEDA作用及离子交换作用等共同作用的结果.     

高比表面积极性吸附树脂的制备及其对硝基苯吸附性能的研究

对聚氯甲基苯乙烯-二乙烯基苯树脂进行羟基修饰,制得羟基修饰的超高交联吸附树脂,探讨了修饰单体的加入量对硝基苯吸附量的影响.结合吸附热力学特点,对硝基苯在两种树脂上吸附过程的吸附焓变、自由能变、吸附熵变进行了理论计算,并对吸附行为进行了合理的解释.通过对硝基苯在吸附树脂上293 K、303 K和313 K温度下的吸附等温...     

胺硫改性生物炭对水溶液中不同重金属离子的吸附特性及吸附稳定性

以玉米秸秆为原料热裂解制备生物炭,利用二乙烯三胺和二硫化碳,通过酸化氧化,曼妮希反应胺基改性、二硫化碳巯基取代对生物炭进行胺硫双基团改性,研究胺硫改性生物炭(BC-SN)对Pb2+、Ni2+及Cd2+在单一和三元体系下的吸附特性和吸附稳定性.表征分析证实了生物炭表面胺硫双基团改性成功,且具有比表面积大、表面官能团丰富的...     

水体模拟颗粒物对四环素的吸附特性及基本规律

为了更深入了解水环境中颗粒物对抗生素的吸附规律,选用典型抗生素——四环素（TC）和悬浮态的高岭土模拟天然水体中颗粒物对四环素的吸附过程,探究颗粒物对TC的吸附规律及不同颗粒物投加量、pH、温度和阳离子对颗粒物吸附TC的影响.结果表明颗粒物对TC在混合4 h之前快速吸附,之后单位吸附量随时间较小波动,在12 h后基本达到吸附平衡.在溶液中颗粒物对TC的单位吸附量随着颗粒物投加量的增大而减小;颗粒物对TC抗生素的吸附更符合Langmuir等温吸附规律;颗粒物对TC的吸附在pH=4.5附近达到最大值,强酸（pH<4）或强碱（pH>9）环境均抑制颗粒物对TC的吸附;低价态的阳离子如Na⁺、Ca²⁺（浓度在0.0001~0.1 mol·L^-1范围）等对颗粒物吸附TC均产生抑制作用,且随着离子浓度的增加,抑制作用增强,但三价阳离子的作用却非常特别,如低浓度的Al³⁺（0.0001 mol·L^-1）会促进吸附作用,随着Al³⁺浓度增加,促进作用减弱,直到Al³⁺达到较高浓度（0.01 mol·L^-1）,又会抑制颗粒物对TC的吸附.综合本实验获得的颗粒物吸附TC的基本特征和规律,可以初步推断：在实际水环境中由于颗粒物对TC的快速吸附和低浓度Al³⁺的促进作用,TC在水环境和饮用水处理工艺中更易随颗粒物的运动发生同步迁移,颗粒物的归宿主要决定了TC的归宿,如进入天然水体沉积物中或饮用水处理工艺的污泥中,这也进一步揭示了天然水体中沉积物往往易被检出较高含量TC的根本原因.     

碱改性活性炭表面特征及其吸附甲烷的研究

采用不同浓度的氢氧化钠对椰壳活性炭进行表面改性.BET和SEM分析改性前后活性炭的表面结构,Boehm滴定和SEM/EDS方法测定活性炭表面元素及含氧基团.研究改性活性炭对甲烷的吸附性能和吸附行为.结果表明,经氢氧化钠改性处理后,活性炭孔径变化不明显,表面含氧基团显著减少;当氢氧化钠的浓度>3.3 mol·L-1时,活性炭的比表面积和孔容大于未处理的活性炭,并且随碱的浓度增加而增大.与改性前的活性炭相比,甲烷在碱改性活性炭上的吸附量提高了24%.增加活性炭的比表面积和孔容,减少表面的含氧基团有利于甲烷的吸附.甲烷的吸附行为符合Langmuir等温吸附式,吸附常数为163.7 m3·mg-1.     

高硫煤基高比表面积活性炭吸附处理焦化废水的研究

采用高硫煤基高比表面积活性炭对焦化废水进行吸附处理,研究了吸附温度、活性炭投加量、吸附时间等工艺条件对处理效果的影响,并对活性碳的再生进行了初步探讨.结果表明,在32℃时,活性炭投加量1g/50 mL,吸附3h后,焦化废水中氨氮去除率为23.4%,苯酚去除率为85.8%,COD去除率可达90%.该活性炭能够进行有限的再生利用.     

MgO改性莲蓬壳生物炭的制备及其磷吸附特性

为了研究生物炭作为磷吸附剂的潜在应用特性,本文通过将MgO与莲蓬壳混合物快速热解制备纳米MgO-生物炭吸附剂.采用XRD、BET、SEM和TEM对其理化特性进行表征,并进行了吸附实验.结果表明,MgO主要以薄片状和颗粒状的形态负载在炭表面,使吸附活性位点增加,MgO-生物炭MBC3吸附量是未负载MgO生物炭MBC1的14倍,热解通10%CO_2载气,MBC9的吸附量进一步增加为MBC1的16倍.准二级动力学能更好地描述吸附过程,磷酸根在MgO-生物炭上的吸附是以化学吸附为主导.MBC3和MBC9的Langmuir最大吸附量分别可达到283. 26 mg·g~(-1)和297. 96 mg·g~(-1). MgO-生物炭是一种高效的磷吸附剂,可用来治理水体富营养化问题.     

响应曲面分析优化改性粉煤灰漂珠对水中氟的吸附性能及机理研究

为提升粉煤灰漂珠对水溶液中氟的吸附性能,以氧化钙为原料,采用煅烧法制备钙改性粉煤灰漂珠吸附材料.通过响应曲面分析中的Box-Behnken设计吸附氟试验,探讨各吸附因数及其交互作用对吸附效果的影响,确定最佳吸附条件.利用SEM（扫描电镜）、EDS（能量散射光谱）、XRD（X射线衍射）以及BET比表面积等手段对吸附材料进行表征,并结合吸附动力学、吸附等温试验探讨钙改性粉煤灰漂珠吸附剂的除氟机制.结果表明:①初始ρ（F-）和吸附温度对改性粉煤灰漂珠吸附水中F-的去除率有显著影响,当pH为5.0、初始ρ（F-）为125 mg/L、吸附温度为40℃时,改性粉煤灰漂珠对水中F-的吸附效果最佳.②动力学试验显示,改性粉煤灰漂珠对水中F-的吸附过程符合准二级动力学模型,说明该吸附过程主要以化学吸附为主;与Langmuir和Freundlich吸附等温模型相比,Temkin吸附等温模型更适合于描述该吸附平衡过程.③SEM、EDS和BET比表面积分析显示,改性后的粉煤灰漂珠内部生成了具有不规则表面和多孔结构的含钙团簇物质,从而增加了BET比表面积,改善了孔隙结构.XRD分析显示,钙改性粉煤灰漂珠主要通过离子交换作用吸附去除水中的F-.研究显示,以工业废物为原料制备的钙改性粉煤灰漂珠吸附剂的最大除氟率为93.59%,是一种具有应用潜力的低成本吸附材料.      

活性炭表面改性及其对磷(V)吸附性能的研究

以硝酸、氢氧化钠、氯化铁、海藻酸钠(SA)为改性剂,采用浸渍法制备了六种改性粉末活性炭,研究其对磷(V)的吸附性能。结果表明,以FeCl3直接改性和NaOH/FeCl3复合改性的粉末炭(分别标记为PAC-3和PAC-6)对磷(V)的吸附能力最强,在室温下,处理质量浓度为30 mg/L的磷(V)溶液25 mL,pH为5.0,PAC-3用量为0.4 g,吸附90 min,吸附率可达99%,吸附后的PAC-3可用0.1 mol/LNaOH溶液洗脱再生。共存物质中,NaNO3没有影响,Na2SO4抑制作用不大,Na2CO3和C(rⅥ)有增强作用,其中C(rⅥ)的增强作用显著。吸附机制是静电吸引、离子交换和络合反应共同起作用,以络合反应为主。     

青贮秸秆活性炭的制备和改性及其对阿莫西林的吸附特性

为提高秸秆活性炭性能及其对AMX（阿莫西林）的吸附效果,研究了青贮秸秆活性炭的制备和改性方法及其对AMX的吸附特性.以青贮玉米秸秆为原料,通过响应面法（RSM）,在活化温度为584℃、浸渍比为1:1.9的条件下,制备了AC-S（青贮活性炭）和AC-SA（改性青贮活性炭）.通过比表面积和孔径分析,AC-S和AC-SA的S_BET（比表面积）分别为1 521、1 347 m2/g,两种活性炭兼具中孔和微孔.研究了吸附动力学、热力学特性及初始ρ(AMX)、pH对吸附结果的影响.结果表明,AC-S和AC-SA对AMX的最大吸附量分别为39.69、45.60 mg/L,均符合伪二级动力学模型和Langmuir吸附等温模型（R20.99）,吸附形式主要为化学吸附,在酸性条件下吸附量增加.研究显示,改性后AC-SA的酸性官能团增加45.31%,提高了其与AMX的碱性基团结合能力,因此对AMX的吸附效果更好.      

高碳氮负荷下同时脱氮除碳好氧颗粒污泥研究

在4 L反应器中,以补加葡萄糖和硫酸铵的猪场废水为基质,不接种活性污泥,加入粉末状活性炭对废水土著微生物进行预固定.通过批次进水并控制运行条件（逐渐提高COD、NH 4＋-N负荷、缩短沉降时间、提高曝气量）培养同时脱氮除碳好氧颗粒污泥,研究了该好氧颗粒污泥的脱氮除碳功能及对高碳氮负荷冲击的响应.结果表明,成熟好氧颗粒污泥为土黄色不规则球状,粒径为0.5～3.5 mm.COD和NH 4＋-N负荷分别在4.80～12.6 kg.（m3.d）-1和0.217～0.503 kg.（m3.d）-1时,好氧颗粒污泥对COD的去除率〉94%,对NH 4＋-N的去除率〉98%.当COD和NH 4＋-N负荷分别提高至15.70 kg.（m3.d）-1和0.723kg.（m3.d）-1并运行4 d后,反应器内絮体激增,颗粒沉降变差并开始破碎,NH 4＋-N去除率下降至81.6%.排出部分污泥并降低负荷继续运行,颗粒污泥的NH 4＋-N去除率可迅速恢复至98%以上.本研究培养的好氧颗粒污泥具有良好的同时脱氮除碳功能,可以耐受高COD和NH 4＋-N负荷的双重冲击.     

活性炭对重金属离子铅镉铜的吸附研究

研究了活性炭对水溶液中重金属离子铅镉铜的吸附行为,分析研究了ICP测定重金属铅镉铜的分析方法,并对分析的最佳条件进行了探讨。结果表明,100 mL溶液pH值为4.8,活性炭用量0.2000 g时,活性炭对Pb^2＋、Cd^2＋、Cu^2＋的最大吸附容量分别可达到52.54 mg/g、35.65 mg/g、57.05 mg/g。