油泥制备除油吸附剂

以油泥为原料,采用ZnCl2活化法制备吸附剂,吸附处理水中的油类物质。研究了制备油泥吸附剂过程中活化剂ZnCl2溶液浓度、固液体积比、活化温度、活化时间对吸附剂性能的影响,并对吸附剂比表面积和孔隙分布进行了分析。确定了技术经济性最佳的制备条件为ZnCl2溶液浓度5.0 mol·L-1,固液体积比1：1.5,活化时间2.0 h,活化温度450℃,吸附剂BET比表面积为316.088 2 m2·g-1,对水中油类污染物质去除率为94.61%。     

沙柳活性炭纤维的制备与表征

以（NH4）2HPO4活化沙柳纤维制备活性炭纤维,L16（45）正交实验优化制备工艺条件,重点研究了活化温度对活性炭纤维结构的影响。同时应用扫描电镜（SEM）对其表面形貌进行表征,通过N2吸附-脱附测定其孔结构。结果表明,随着活化温度的升高,活性炭得率逐渐减小,碘吸附值先增大后减小,在浸渍比2.5：1、预氧化温度200℃、预氧化时间90 min、活化温度为800℃、活化时间60 min的条件下,可以制备出比表面积为1 304 m2·g-1、总孔容为1.004 cm3·g-1、得率为31.6%、碘吸附值为1 321 mg·g-1的纤维状活性炭。     

不同生物质组分对铁碳微电解材料制备及As(Ⅲ)去除效率的影响

以湿地植物芦苇、还原铁粉和膨润土为原材料,通过“均质化—碳化—焙烧”工艺,制备用于去除水体中As(Ⅲ)的植物基铁碳微电解材料,对其采用傅里叶红外光谱(FIR)、元素分析、X射线衍射分析及热重差热综合热分析(TGA)等方法进行系统表征,结合响应面优化研究对比得到不同植物基生物质前驱体(芦苇秆和芦苇叶)的不同组分(半纤维素、纤维素和木质素)对植物基铁碳微电解材料性能的影响。通过响应面模型获得的优化制备条件为：芦苇秆植物基铁碳微电解材料为Fe/C=1.06、碳化温度507.87 ℃、焙烧温度751.92 ℃,芦苇叶植物基铁碳微电解材料为Fe/C=1.01、碳化温度498.66 ℃、焙烧温度701.09 ℃,在此条件下5 g制备得到的材料对100 mL 10 mg·L⁻¹ NaAsO₂去除率分别为98.12%和97.22%。结果表明：在植物基生物质前驱体的不同组分中,纤维素和半纤维素含量越高,较低的碳化和焙烧温度能降低材料中灰分含量,提高有效碳元素质量分数,增加微原电池数量;木质素含量越高,高焙烧温度下,氧化及电子传递能力越强,有利于As(Ⅲ)转化为As(Ⅴ),从而提高As(Ⅲ)的去除效率。     

污泥-烟煤基活性炭的制备及其对苯酚的吸附性能

以石化企业在污水处理过程中产生的干化剩余污泥为原料,大同烟煤作辅助添加料,采用化学活化法制备污泥-烟煤基活性炭,探讨了活化剂（ZnCl2）用量、活化温度、活化时间等条件对所制备的活性炭性能的影响。以活性炭的碘吸附值为衡量指标,当污泥：烟煤（质量比）=1：1时获得制备污泥-烟煤活性炭的最佳工艺条件为：浸渍液为ZnCl2：原料（质量比）=2：1,活化温度550℃,活化时间30 min,在该条件下制备的活性炭的碘吸附值为990 mg·g-1,比表面积为836 m2·g-1,产率为46.6%。同时,以苯酚为目标污染物,考察了所制备的污泥-烟煤基活性炭对苯酚的去除效果,结果表明：污泥-烟煤基活性炭投加量为2.0 g·L-1时,4 h后达到吸附平衡,离子强度对吸附容量没有显著的影响,溶液pH在4~10范围内对苯酚有较好吸附,pH=6时苯酚吸附容量为138.9 mg·g-1。与同类吸附剂相比,制备的污泥-烟煤基活性炭可高效吸附水溶液中的苯酚。     

基于响应曲面法优化生物质污泥活性炭的制备方法

针对传统技术制备污泥活性炭的比表面积不高、吸附值低等不足,通过在污泥中添加核桃壳以改善污泥原料缺陷,研究了活化剂种类、核桃壳加量、活化温度、活化时间、活化剂浓度及浸渍比等影响活性炭吸附能力的制备条件。在优化后的条件下制备出了高吸附性能的生物质污泥复合活性炭。结果表明:选择氯化锌作为活化剂,核桃壳加量20%、活化温度500℃、活化时间60 min、活化剂浓度2.5 mol·L-1、浸渍比1∶2.5为最优化制备条件。制备出的生物质污泥复合活性炭碘吸附值为574.11 mg·g-1,产率为43.93%。     

废汞触媒中汞的浸出及其再生活性炭的吸附性能

对电石法生产聚氯乙烯产生的废汞触媒进行浸出及再生活性炭的研究,以6 mol·L-1 HCl 溶液作为浸出剂,在浸出反应温度为65 ℃、浸出反应时间为90 min和液固比为15∶1的实验条件下得到Hg2+的优化浸出率为61.25%。采用扫描电镜(SEM)、Brunauer-Emmet-Tller(BET) 比表面积等方法分析再生活性炭特征。结果表明焙烧废汞触媒浸出渣热再生活性炭是可行的,焙烧最佳工艺条件为：焙烧温度850 ℃,焙烧时间90 min。得到的焙烧产物亚甲基蓝吸附值为120.5 mg·g-1,BET表面积为704.25 m2·g-1,平均孔径为3.28 nm。再生前后的汞含量与从1.067%降至0.351%,再生后能再次作为汞触媒生产的催化剂载体材料,同时减缓固废堆积过程中汞流失造成的一系列环境问题。     

茉莉花茶废弃物的热解特性及其产物

为了探讨茉莉花茶废弃物的热解过程及温度对产物的影响,采用固定热解反应器和热重红外联用仪（TG-FTIR）对其进行了研究,结果表明,茉莉花茶废弃物解产生的固体量随温度升高而降低,气体产量随温度升高而增加,热解得到的液体量比例随热解温度不同而不同,表明茉莉花茶热解产物随热解温度不同而不同。热解产物主要有CO2、水、醇及含CC 的有机物和生物焦固体。500 ℃下制得的生物焦比表面积较低,仅为0.720 9 m2·g-1,经活化处理后的生物焦比表面积明显增大。经CO2和H2O活化后得到的生物焦的BET比表面积分别升至139.503 3 m2·g-1和122.527 6 m2·g-1。茉莉花茶热解的质量损失主要由于有机物挥发,用Coats-Redfern法对茉莉花茶废弃物热解过程进行模拟,得热解过程符合气体扩散模型,热解活化能约为60 kJ·mol-1;因此,气体扩散是茉莉花茶废弃物热解过程中主要的限制因素。     

响应曲面优化柏木屑微波活性炭的制备及其吸附AR88性能

以家具制造废弃物——柏木屑为原料,以磷酸为活化剂,采用微波加热方式,选用响应曲面分析法中心复合设计（CCD）对柏木屑活性炭（AC）制备因素进行优化,结果表明,活性炭最佳制备条件为磷酸/柏木屑质量浸渍比1.94：1,辐照时间8.84 min,微波功率474.98 W,所得活性炭的碘吸附值为945.41 mg·g-1,得率为42.57%。将最优条件制备所得的柏木屑微波活性炭用于大分子染料酸性红88（AR88）的吸附特性研究,实验结果表明,AR88的去除率随着活性炭的投加量增加而升高,活性炭的吸附容量随着AR88浓度的升高而增加。活性炭对AR88的吸附符合Langmuir吸附等温模型,理论最大吸附量为322.58 mg·g-1。对柏木屑微波活性炭物化性质分析表明其表面存在大量无规则孔隙,比表面积、孔容和平均孔径分别为1 312 m2·g-1和0.896 cm3·g-1和2.88 nm。根据吸附结果和表征结果得知,柏木屑微波活性炭是一种具有潜力的高效吸附剂,能有效去除水中的AR88。     

NaOH活化栗苞生物质炭对亚甲基蓝的吸附性能

以栗苞炭化料（C-BC）为原料,以NaOH为活化剂制备栗苞活化生物质炭（Na-BC）,研究其对水中亚甲基蓝的吸附行为。选取炭碱比、活化温度和活化时间为影响因素,通过正交试验确定了最佳活化工艺,即炭碱比为1：4,活化温度为800℃,活化时间为30 min,此时Na-BC的最大吸附量为609.38 mg·g-1。对最优条件下制备的生物质炭进行SEM、BET等表征,比表面积达1 563.78 m2·g-1,总孔容达1.452 cm3·g-1。吸附实验结果显示,吸附反应能较好用Langmuir模型和准二级动力学方程模型进行模拟,Na-BC对亚甲基蓝的吸附为自发吸热反应。通过热法与碱法再生处理饱和吸附生物质炭,再生后的Na-BC对亚甲基蓝具有较好的吸附能力。     

Fenton活化制备污泥炭对水中Cr (Ⅵ)的吸附性能

利用Fenton活化法活化脱水污泥制备活性炭,研究了Fenton试剂投加量、活化时间、炭化温度、炭化时间和升温速率5种因素对制备污泥炭的影响。污泥炭的最佳制备工艺：Fenton试剂投加量为150 mL,活化时间为2.5 h,炭化温度为350℃,炭化时间为1 h,升温速率为20℃·min-1。污泥炭碘吸附值达到331.90 mg·g-1,BET比表面积为24.265 m2·g-1。总孔容为0.146 cm3·g-1,微孔率为17%。分析了吸附时间、pH值和吸附温度3种因素对污泥炭吸附水中Cr（Ⅵ）的影响。在吸附时间为90 min,pH=3,吸附温度为50℃时,污泥炭对Cr（Ⅵ）的吸附量为9.93 mg·g-1。吸附动力学符合准二级动力学模型描述,吸附过程符合Langmuir和Tempkin等温吸附模型描述。     

原位掺铁制备磁性活性炭吸附处理苯胺

以废次金银花叶渣为原料,采用原位掺铁法制备磁性活性炭（MAC）。运用BET、XRD和VSM分析技术表征MAC的物相结构及磁性能,考察投加量、温度、溶液pH值和时间对MAC吸附苯胺的影响,并解析MAC吸附苯胺的动力学和热力学机理。结果表明,原位掺铁法制备活性炭磁化物负载明显,其孔径为2.83 nm,比表面积为410.03 m2·g-1,饱和磁化强度为2.889 emu·g-1,表现出良好磁性能;当pH值为2、温度为40℃时,投加0.5 g MAC吸附初始浓度为200 mg·L-1的苯胺180 min后,苯胺降解率达到97.61%,溶液中苯胺质量浓度仅为4.79 mg·L-1;MAC对苯胺的吸附既有物理吸附,也有化学吸附,并满足Lagergren方程的准一级吸附动力学特征。     

黄粉虫粪基吸附剂的制备工艺优化及其吸附性能

黄粉虫养殖过程中,会产生大量的虫粪。用黄粉虫粪为原料制成吸附剂,并用于亚甲基蓝模拟废水的处理。研究在不同磷酸浓度W、浸泡时间t1、活化温度T、活化时间t2等制备因素影响下,吸附剂对亚甲基蓝的吸附能力。结果表明,黄粉虫粪吸附剂最佳制备条件为：W=25 wt%,t1=10 min,T=400℃,t2=50 min。此条件下制备的吸附剂的比表面积为（589.6±2.1）m2·g-1。该吸附剂对亚甲基蓝的吸附动力学符合Ho-McKay模型,吸附速度控制步骤为内扩散,吸附等温线符合Langmuir模型,最大吸附量可达117.65 mg·g-1,吸附过程为热力学自发行为。     

柠檬酸改性竹纤维吸附剂的制备

采用预处理和柠檬酸酯化反应2个阶段的处理方法对竹纤维进行修饰改性,考察了预处理溶液浓度、预处理时间、柠檬酸用量比、催化剂用量比、热反应时间,热反应温度对改性效果的影响,并测定了改性后竹纤维材料对重金属Ni2+的吸附性能。实验结果表明,当预处理溶液浓度取5%,预处理时间控制在180 min,柠檬酸用量比取20 mmol·g-1,催化剂次磷酸钠用量比取0.4,热反应时间控制在90 min,热反应温度为120℃时,改性效果达到最佳,得到的最高羧基团含量为3.373 mmol·g-1。改性后的竹纤维材料对Ni2+的吸附容量高达9.486 mg·g-1,相比未改性的竹纤维,吸附性能上有显著提升。     

改性高炉渣对甲基橙的吸附

以盐酸和十六烷基三甲基溴化铵对包钢高炉渣进行表面改性,通过XRD、SEM和N2吸附-脱附测试研究其微观结构和孔径分布,并以阴离子型染料甲基橙溶液为模拟染料废水研究其吸附性能,进而探索最佳改性制备条件。研究结果表明：有机改性高炉渣主要化学成分为SiO2,表面有明显的孔道结构,比表面积高达394.5 m2·g-1,平均孔径为12.4 nm;有机改性高炉渣对甲基橙溶液均具有较强的吸附性能,最佳改性条件为加入改性剂盐酸浓度为3 mol·L-1、十六烷基三甲基溴化铵的最终投加浓度为8 g·L-1、水热温度160 ℃和16 h,此时所制备的有机改性高炉渣吸附性能最强,吸附率为98.06%,最大吸附量达357.14 mg·g-1。等温吸附实验表明,有机改性高炉渣对甲基橙溶液的吸附属于多分子层吸附。     

油茶果壳炭对低浓度油烟的吸附行为

利用油茶果壳直接炭化法制备油茶果壳炭,其BET比表面积和孔容积测定结果分别为1 244 m2·g-1和1.02 cm3·g-1,SEM的分析表明,油茶果壳炭含有不同孔径的孔隙和裂缝,有利于油烟这种含有复杂组分污染物分子的吸附作用;等温吸附实验结果表明,低温低油烟浓度有利于油茶果壳炭对油烟的吸附作用,吸附量可达378.79 mg·g-1,其吸附等温线符合Langmuir吸附模型,热力学参数ΔG0、ΔH0、ΔS0均为负值,表明油茶果壳炭对油烟的吸附是一个自发的放热的物理过程。     

Ti-Si-Ox脱硝催化剂载体的组分优化及其性能研究

采用挤出成型法制备系列Ti-Si-Ox复合氧化物催化剂载体,研究了Ti-Si-Ox催化剂载体组分配比、酸量、比表面积与脱硝性能和抗压强度的关系。采用XRD、Raman spectra、N2-BET、Py-IR以及XPS等表征技术对催化剂载体进行表征。结果表明：Ti/Si元素摩尔比为9∶1时Ti0.9Si0.1Ox催化剂载体的轴向抗压强度适中且脱硝催化活性最高;在5 000 h-1空速条件下,催化剂载体最高脱硝活性在400 ℃时达到99.0%且起燃温度降至260 ℃;另外,Ti0.9Si0.1Ox催化剂载体的比表面积为75.4 m2·g-1,介孔最可几分布为8.1 nm,轴向抗压强度为1.4 MPa,符合工业应用条件,即Ti-Si-Ox载体具有较好的工业应用前景。     

污泥基层状双氧化物/生物炭复合材料的原位制备及吸附机理

针对市政污泥中金属资源化程度低的问题,以富含铝的市政污泥为原料制备得到污泥基镁铝层状双氧化物/生物炭 (MgAl LDO@biochar) 复合材料。结合结构表征,静态吸附和动态吸附实验系统探讨LDO@biochar的吸附性能和吸附机理。结果表明,铝镁摩尔比为1∶2时,所制备LDO@biochar的比表面积和晶粒尺寸最大,其对模式污染物刚果红的吸附容量最高。在吸附过程中LDO通过“记忆效应”重构层状双氢氧化物 (LDH) 结构从而对阴离子产生吸附作用,biochar的共轭碳环和含氧官能团也可以作为污染物结合位点。污染物与吸附剂之间可通过离子交换、π-π共轭、氢键作用和静电吸引等方式结合。与阳离子型染料罗丹明B (11.30 mg·g⁻¹) 和具有单一共轭环结构的磺胺 (20.25 mg·g⁻¹) 相比,阴离子型染料酸性橙II (181.30 mg·g⁻¹) 和具有多共轭环结构的四环素 (39.49 mg·g⁻¹) 的平衡吸附容量更大,而具有多共轭环结构的阴离子型染料刚果红的平衡吸附容量高达477.46 mg·g⁻¹。本研究结果可为综合利用市政污泥制备高附加值环境功能材料提供参考。     

活性炭和沸石分子筛处理非稳定排放VOCs气体的性能比较

通过对活性炭和沸石分子筛的表征和动态吸附/脱附实验,探索2类吸附材料固定床工艺用于非连续、非稳定类型的大风量、低浓度挥发性有机物（VOCs）排放控制的应用前景。结果表明：沸石分子筛孔径分布较为集中,约在0.8 nm,比表面积为393.76 m2·g-1;活性炭孔径分布具有广谱性,微孔集中在1~2 nm之间,比表面积为1 026.71 m2·g-1。活性炭对二甲苯的平衡吸附量总体高于沸石分子筛,其平衡吸附容量随气相平衡浓度和温度的波动要大于沸石分子筛。动态吸附穿透实验结果显示沸石分子筛单位传质区长度的平均传质速率是活性炭的约1.42~1.66倍。相同吸附和脱附温度条件下,活性炭的工作容量要大于沸石分子筛。沸石分子筛在210 ℃时基本脱附彻底,且可得到48倍以上的浓缩脱附气体。50次的吸附、脱附重复实验对沸石分子筛的性能影响不大。沸石分子筛作为吸附材料脱附单位质量的二甲苯所需能耗是活性炭的2.9~4.2倍。活性炭和沸石分子筛可采用不同的工艺方式应用于低浓度、大风量、非稳定排放的VOCs气体的净化。     

稻壳沸石的合成及其对氨氮的吸附/脱附动力学

以稻壳为原料采用水热合成法制备了沸石,运用XRD、SEM和BET技术表征了合成沸石的结构特性。通过静态实验,研究了合成沸石对氨氮的吸附和脱附机理。结果表明：延长水热合成的晶化时间有利于合成沸石晶核的形成,合成沸石比表面积为28.418 m2·g-1,平均孔径为31.1 nm,孔体积为0.22 m3·g-1,属NaP型微介孔吸附材料。伪二级吸附动力学模型更适合描述合成沸石对氨氮的吸附过程,由伪二级吸附动力学模型拟合得到的平衡吸附量与实测值相差在1.0%以内。颗粒内扩散速率是由膜扩散和内扩散共同控制,颗粒内扩散速率常数kp随初始浓度的增加而提高。MNaOH/ANMNaOH/AN的增大,温度对脱附的促进作用变得越来越小,当MNaOH/AN>1.21时,氨氮的脱附率可达92.1%。伪二级脱附动力学模型的拟合结果优于伪一级,碱当量高于临界值之后对提高合成沸石脱附氨氮的效果不大。     

负载铝铈污泥生物炭对模拟废水的强化除氟作用

以市政污泥为原料,通过热解、活化及共沉淀工艺制备了铝铈负载污泥生物炭复合材料(Al/Ce-CSBC),运用多种分析技术表征了材料形貌、比表面积及结构特征,通过模拟废水的批量吸附实验,考察了pH、初始氟离子质量浓度及吸附时间对Al/Ce-CSBC吸附氟性能的影响,最后探究了其除氟机制。结果表明,活化和改性均提高污泥生物炭的比表面积,其中Al/Ce-CSBC具有丰富的狭缝形介孔,比表面积为176.36 m²·g⁻¹,pH_PZC为9.5。负载于材料表面的无定形铝/铈氧化物是主要吸附组分,且发挥了双金属协同作用,在pH=4.0~9.0内其可保持较高的吸附容量。吸附动力学符合伪二级模型,吸附等温线符合Freundlich模型。最大吸附容量可达到41.74 mg·g⁻¹,显著优于其他常见生物炭材料。其吸附机理主要包括静电吸附、离子交换和表面络合。本文可为污泥的资源化利用提供重要的参考。