活性焦对水中汞的吸附性能

采用活性焦作为吸附剂,通过静态吸附实验,研究了活性焦对水中汞的吸附特性,并初步探讨了其吸附机理。活性焦对汞的吸附可用拟二级动力学模型描述;在pH为5时能达到对Hg(Ⅱ)的最大吸附容量,在不同离子强度下均能保证对Hg(Ⅱ)有较高的去除率;据Langmuir吸附等温线模型计算出活性焦对Hg(Ⅱ)的饱和吸附容量可达412.1 mg/g。结合红外光谱、Zeta电位测试的结果,可推测活性焦对Hg的吸附过程是物理吸附和化学吸附综合作用的结果。活性焦是一种成本低、效果显著且稳定的吸附剂,有望在含汞废水处理中发挥重要作用。     

不同吸附条件下生物炭的汞吸附特性研究

为了获得汞初始浓度、吸附温度以及气氛(O_2、CO_2、SO_2浓度)等不同吸附条件下生物炭的汞吸附特性,对等温和非等温条件下制备的核桃壳生物炭(分别记为WS_(iso)和WS_(var))进行了研究,并利用比表面积和孔隙度分析仪、傅立叶变换红外光谱仪表征生物炭的孔隙结构和表面官能团等微观特性,探究其影响机理。结果表明:WS_(iso)和WS_(var)孔隙结构及表面化学性质不同,其中WS_(iso)的累积孔体积较大,为0.130 8cm~3/g,WS_(var)的含氧表面官能团数量和种类较多;在相同吸附条件下,WS_(iso)的汞吸附效果整体上优于WS_(var);汞初始浓度、CO_2和O_2浓度的升高会对生物炭汞吸附性能起到促进作用;随着吸附温度和SO_2浓度的升高,生物炭的吸附性能有所下降。     

钙改性玉米芯生物炭对水中氮磷吸附特性

以玉米芯为原材料,在500 ℃条件下高温热解制备生物炭,使用CaCl₂对其进行改性,通过SEM、EDS、BET-N₂、FTIR、XPS等手段对生物炭结构与组成进行了测定。通过吸附实验研究了改性生物炭对水中氮磷的吸附性能和影响因素,分析探讨其吸附机理,为生物炭在水处理中的应用提供参考依据。结果表明：CaCl₂改性使玉米芯生物炭比表面积提高了137.57%,微孔和介孔数增加,并产生Ca²⁺、Cl⁻离子有效附着。氮磷初始溶液质量浓度、固液比、吸附时间均会对生物炭的吸附性能产生影响。CaCl₂改性后的生物炭对氮磷吸附量分别提高了46.6%和78.4%。改性后的生物炭(Ca-BC)对水中氮磷的吸附更符合准二级动力学;Ca-BC对氨氮和磷酸盐的等温吸附更符合Langmuir模型,吸附过程更接近物理吸附为主,化学吸附为辅的单分子层吸附。Ca-BC通过范德华力静电相互作用、离子交换和化学沉淀过程去除水中氮磷。     

卤化铵改性竹炭对单质汞吸附性能的影响

为了研究廉价吸附剂竹炭的脱汞性能,将经过CO2活化并采用NH4Cl、NH4I超声浸渍改性的竹炭（BC）应用于单质汞的吸附,并对比不同负载量的NH4Cl以及NH4I改性和温度等因素对竹炭的汞脱除性能的影响。采用了元素分析、扫描电镜分析、XPS表征、比表面积及孔径分布等对材料进行研究。结果表明,NH4Cl和NH4I改性显著提高竹炭的脱汞能力,并且在同等条件下NH4I改性剂效果优于NH4Cl。研究表明提高负载量会造成吸附材料孔堵塞,但在0~8wt.%的负载量情况下,孔道的堵塞不足以抵消化学吸附带来的积极作用,表明改性竹炭对汞的吸附主要表现为化学吸附。同时改性竹炭存在随着温度升高其吸附效率先降低后升高的趋势,暗示竹炭对汞的吸附在低温时物理吸附占优势,温度升高时化学吸附占优势。     

CuO-CeO2/AC吸附燃煤烟气中元素汞的实验研究

通过活性炭负载CuO和CeO2来制备吸附剂,采用固定床吸附方式,在不同反应条件下对吸附剂的吸附性能进行测试,筛选出去除效率最好的吸附剂,并通过BET和XRD对吸附剂的理化性质进行分析。结果表明,CuO和CeO2的加入大大改变了原活性炭的比表面积和孔结构,改善了活性炭的吸附性能。CuO-CeO2/AC中CuO和CeO2质量比不同,对汞的去除效率也不同,在1∶2时去除效率最好;CuO-CeO2/AC中所负载的CuO和CeO的总量为5%时,能大大促进汞的吸附效率,增长有效吸附时间;CuO-CeO2/AC对汞的吸附性能随反应温度的增加呈先增加后减小的趋势,在80℃时达到最大值。     

CuO-CeO_2/AC吸附燃煤烟气中元素汞的实验研究

通过活性炭负载CuO和CeO2来制备吸附剂,采用固定床吸附方式,在不同反应条件下对吸附剂的吸附性能进行测试,筛选出去除效率最好的吸附剂,并通过BET和XRD对吸附剂的理化性质进行分析。结果表明,CuO和CeO2的加入大大改变了原活性炭的比表面积和孔结构,改善了活性炭的吸附性能。CuO-CeO2/AC中CuO和CeO2质量比不同,对汞的去除效率也不同,在1∶2时去除效率最好;CuO-CeO2/AC中所负载的CuO和CeO的总量为5%时,能大大促进汞的吸附效率,增长有效吸附时间;CuO-CeO2/AC对汞的吸附性能随反应温度的增加呈先增加后减小的趋势,在80℃时达到最大值。     

生物炭对土壤吸附邻苯二甲酸二乙酯的影响

选择花生壳为原材料,采用限氧升温法在450、700℃温度下分别热解2、4、6 h制备6种生物炭,在对其表面性质和元素组成进行分析的基础上,重点考察生物炭对土壤吸附邻苯二甲酸二乙酯（diethyl phthalate,DEP）的影响。结果表明：生物炭的比表面积和总孔体积随着热解温度的升高而增加,热解时间的延长也会提高比表面积和总孔体积,而4 h是较为适宜的热解时间;生物炭中元素组成主要受热解温度的影响,热解时间的作用很小,热解温度的升高使生物炭的芳香性增强,极性降低;添加生物炭能显著提高土壤对DEP的吸附能力;Langmuir模型和Freundlich模型均能较好地拟合添加生物炭土壤对DEP的吸附特征;在不同的平衡浓度条件下,生物炭对土壤吸附DEP的贡献率介于82.07%~99.49%之间,表明生物炭对土壤中DEP的吸附发挥着主导作用。相关分析发现,吸附参数ΔKoc与生物炭的比表面积和总孔体积具有显著相关性,提高比表面积和改善孔隙结构可以增强生物炭对DEP的吸附能力。     

以废塑料为基材的大孔型离子交换树脂的制备、表征和吸附性能

以废旧电视机外壳(WTVS)为原料,通过磺化反应和溶胀-渗透方法来制备大孔型离子交换树脂(SM-D001),并将其作为CO₂吸附材料的载体,采用N₂吸附-脱附、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、热重分析(TGA)、扫描电镜(SEM)、压汞法等手段对大孔型离子交换树脂(SM-D001)进行表征。考察了不同正庚烷的量、不同乙醇/水质量比和不同致孔时间下制备的SM-D001对CO₂吸附能力的影响。结果表明,当致孔剂正庚烷的量为25 g,乙醇/水质量比为90∶10,致孔时间为5 h时,制备的离子交换树脂对CO₂的平衡吸附量达到1.87 mmol·g⁻¹。以SM-D001为载体,五乙烯六胺(PEHA)为改性剂,采用配位法制备的固态胺吸附剂对CO₂的吸附能力达到3.61 mmol·g⁻¹,并对其进行吸附动力学研究。上述研究结果为进一步证明固态胺吸附剂对CO₂吸附过程是物理吸附和化学吸附共同作用的结论提供参考。     

活性焦吸附处理一硝基甲苯(MNT)废水

一硝基甲苯(MNT)废水是一种具有高毒性、难降解的火炸药废水。以活性焦为吸附剂,研究了活性焦对MNT废水中COD的吸附性能及pH、时间、温度和活性焦用量对吸附效果的影响,并分析了吸附前后MNT废水水质和急性毒性的变化。实验结果表明,pH、时间和活性焦用量是影响吸附效果的主要因素,吸附过程符合拟二级动力学,吸附速率常数为1.01×10-2g/(mg·min),可以用Freundlich吸附等温线来描述,等温线常数为Kf=1.14×10-4,n=0.58;在pH为3,温度为20℃,活性焦用量为80g/L的条件下吸附MNT废水3 h,COD的去除率达到72.0%,急性毒性下降了98.6%,表明活性焦能有效地吸附处理MNT废水。     

载钴活性焦对As(V)的吸附性能与去除效果

使用沉淀负载法制备了载钴活性焦,并研究了溶液pH值、反应时间、As(V)初始浓度以及共存阴离子等对载钴活性焦吸附去除水环境中As(V)的影响。结果表明,(1)载钴后活性焦的比表面积和孔容积分别提高了20.87%和43.47%;(2)载钴活性焦对As(V)最佳吸附pH值为4.0,当As(V)的初始浓度为10 mg/L时,As(V)去除率可达97%;(3)吸附过程符合准二级动力学模型(k2=0.66,R2=0.96),吸附等温线为Freundlich型(kF=8.227,1/n=0.396,R2=0.97);(4)稳定性实验验证了载钴活性焦的稳定性,钴不易脱附,最大脱附率仅为0.145%。     

垫料生物炭对Cd2+的吸附性能

以发酵床废弃垫料和秸秆为原料,采用限氧热解法制备不同温度（300、400和500℃）下的垫料生物炭（D300、D400和D500）和秸秆生物炭（S300、S400和S500）,通过X-ray能谱仪、扫描电镜、傅里叶变换红外光谱仪等手段表征其物理化学性质,研究不同吸附时间、Cd2+浓度和初始pH下垫料生物炭对Cd2+的吸附性能,并与秸秆生物炭进行比较。结果表明,D300和D400的吸附过程较符合准二级动力学模型,D500的吸附过程更符合颗粒内扩散模型,吸附时间以30 h为宜;垫料生物炭对Cd2+的等温吸附实验更符合Freundlich模型,400℃制备的垫料生物炭对Cd2+的吸附效果最好;D300和D400对Cd2+的吸附能力受pH的影响较大,D500对Cd2+的吸附能力受pH的影响较小,pH在4.5~7.5之间吸附效果较好。秸秆生物炭吸附Cd2+到表观平衡所用的时间在20 h左右,而最大吸附量比垫料生物炭多2.727 mg·g-1。     

葛根去除水溶液中亚甲基蓝的生物吸附机理和特性

对农副产品葛根吸附水溶液中亚甲基蓝的特性和机理进行了一系列的研究。考察了不同条件对吸附效果的影响;采用2种等温线模型和3种动力学模型对吸附机理和动力学特性进行了模拟分析,并计算了相关的热力学函数。结果发现,溶液pH值等实验条件对吸附效果有较大的影响;Langmuir方程能很好地描述其吸附等温线,吸附是一个符合二级动力学过程的物理吸附;热力学函数计算结果显示,此吸附是一个自发的放热过程。在3种不同温度下,由Langmuir方程计算的最大吸附量为98.23、91.04和87.28 mg/g,表明葛根是一种良好的,具有一定发展潜力的染料吸附剂。     

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NaCl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NaCl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NaCl、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。     

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。     

不同粒级的煤胶体对汞的吸附动力学

为了解煤胶体对汞的吸附动力学特性,采用沉降法和离心法提取由霍林河采集煤样中的煤胶体（0~2、2~5、5~10 μm）,采用批量实验对不同粒径和不同温度下,煤胶体对汞的吸附动力学特性进行了研究。结果表明：煤胶体对汞的吸附反应为吸热反应,以化学吸附为主,其吸附动力学过程可用准二级动力学方程和双室模型很好的描述。煤胶体对汞的平衡吸附量随粒径的减小和温度的升高而逐渐增大,不同粒径煤胶体受温度影响的大小关系为（5~10）μm > （2~5）μm > （0~2）μm。煤胶体对汞的吸附从初始阶段到达到表观平衡,快速吸附均占据优势。在表观平衡时,粒径越大,快速吸附的贡献率越小。煤胶体对汞的吸附反应速率随温度升高和粒径减小而增大。温度越高、粒径越小,快速吸附速率越大;而慢速吸附速率则随温度升高和粒径增大而增大。汞在0~2 μm和2~5 μm煤胶体上的吸附过程,粒内扩散是其主要控速步骤;而对于5~10 μm的煤胶体,膜扩散是主要控速步骤。     

不同热解温度下污泥基生物炭的性质及对Cd2+的吸附特性

以市政污泥为原料,在300、500和700 ℃无氧气氛下热解制备污泥基生物炭,探讨不同热解温度对污泥基生物炭性质的影响,研究污泥基生物炭对水溶液中重金属Cd2+的吸附特性。结果表明,随着热解温度升高,污泥基生物炭的产率降低,pH值增大,碳、氢、氧和氮含量降低,芳香化程度增强,亲水性和极性降低,稳定性增强;随热解温度的升高,比表面积不断增大,生物炭表面变得粗糙并且出现明显的孔隙,但平均孔径呈现先增大后减小。在 700 ℃下制备的污泥基生物炭对水溶液中Cd2+的吸附效果优于其他制备温度下获得的生物炭,温度为 298.15 K 时,最大吸附容量为27.47 mg·g-1。污泥基生物炭对Cd2+的吸附动力学符合准二级动力学方程模型,吸附速率主要由化学吸附控制。污泥基生物炭对Cd2+的吸附表现为快速吸附过程,生物炭前10 min的吸附量超过饱和吸附量的80%。Langmuir吸附等温模型能很好的描述污泥基生物炭对Cd2+的吸附行为,吸附容量随热解温度升高而增大。     

活性焦对典型煤气化废水的吸附及其影响因素

以国内河南某气化厂和哈尔滨某气化厂的煤气化废水为原水,进行活性焦的吸附性能实验。通过COD的去除、BOD/COD变化及分子量变化,研究其对煤气化废水的吸附特点。褐煤制备的活性焦对煤气化废水具有良好的处理效果,吸附出水COD降低,颜色变浅,可生化性提高,活性焦主要吸附煤气化废水中500u以上的大分子有机物。研究了活性焦的粒径、焦浓度、温度和煤气化废水的pH等因素对其吸附性能的影响,结果表明,粒径小于2mm的粉末焦的吸附性能较好,针对特定废水存在最佳焦浓度,温度对吸附效果影响不大,酸性条件有利于吸附。     

镧改性介孔材料对砷、磷的吸附

为探究在复合污染条件下介孔吸附材料对砷、磷的去除效果,通过水热合成法制备镧金属改性介孔吸附材料(La-MCM-41),采用X-射线衍射(XRD)、比表面积测定(BET)、扫描电镜(SEM)等分析方法对改性前后的介孔吸附剂进行了表征;研究了介孔吸附剂在不同吸附体系中对砷、磷的降解效果、等温线及动力学。结果表明：La-MCM-41仍具有长程有序的六方相介孔结构,BET比表面积、总孔容均减小,平均孔径有所增加;介孔吸附剂在单独吸附体系下对砷、磷的吸附量大于同步吸附体系,且均符合二级反应动力学。通过分析可知,在2种体系下,改性后的介孔吸附剂极大地提高了对砷、磷的吸附量,是一种经济高效的吸附材料。     

生物基质活性炭对挥发性有机物的吸附

以咖啡渣和柚子皮生物基质为原料用磷酸活化法制成活性炭,探讨了制备条件对活性炭制备的影响,并研究了其对正丁烷的吸附行为。磷酸活化过程中磷酸的用量为生物基质质量的1.5倍为宜,咖啡渣采用超声干燥法,柚子皮采用水热法制备。制备的活性炭对正丁烷均有较好的吸附能力,以柚子皮为原料、磷酸用量为原料质量两倍活化制成的活性炭吸附性能最佳,最大吸附量约为商用活性炭的2倍。吸附剂均能较好地与兰格缪尔曲线相拟合,计算了不同正丁烷覆盖度下的等量吸附热,其变化规律与吸附曲线变化规律相一致。     

不同热解温度污泥生物炭对Pb2+、Cd2+的吸附特性

采用剩余污泥为原料,分别于300、400、500℃缺氧条件下制备污泥生物炭,利用X射线能谱仪（EDS）、环境扫描电镜（SEM）、红外光谱（FTIR）对其进行表征,并探究不同吸附时间,不同pH和不同Pb2+、Cd2+浓度下污泥生物炭对Pb2+、Cd2+的吸附特性,以期拓展污泥资源化利用途径。结果表明,准二级动力学方程能更好地描述污泥生物炭对Pb2+、Cd2+的吸附过程,约30 h达到平衡,其吸附主要受化学吸附控制。随溶液初始pH的升高,重金属的吸附量呈先增高后降低趋势,在pH 4.5时对Pb2+的吸附量最大,而Cd2+在pH 6.5时最大。在25℃时,低温热解制备的污泥生物炭对Pb2+、Cd2+的吸附量为RC500 > RC400 > RC300,RC500的饱和吸附量分别为Pb2+（14.39 mg·g-1）>Cd2+（1.45 mg·g-1）,污泥生物炭对重金属离子的吸附量与其水合离子半径呈负相关。