稻草秸秆生物炭对土壤中重金属Cd和Pb的固化稳定化机制

以500℃下制备的稻草秸秆生物炭为土壤修复剂,通过60 d的培养实验研究了Cd-Pb复合污染土壤的固化稳定化修复过程,并运用元素分析、FTIR等方法对生物炭的基本性质进行了表征.表征结果显示,稻草秸秆生物炭呈碱性,比表面积较大,拥有较好的芳香性,不易在环境中降解.实验结果表明,施加稻草秸秆生物炭后,污染土壤中的Cd有效...     

生物炭负载纳米铁镍双金属去除水中1,1,1-三氯乙烷

以小麦秸秆为原料制备生物炭,再通过液相还原法制备了生物炭负载纳米铁镍双金属材料(Ni/Fe/BC),运用FTIR,SEM,XRD技术进行了表征,并将该材料用于水中1,1,1-三氯乙烷(TCA)的去除。表征结果显示,生物炭具有良好的空隙结构和较大的比表面积,能有效负载纳米铁镍双金属,防止纳米铁镍双金属颗粒的团聚。实验结果表明:Ni/Fe/BC的最佳制备条件为生物炭、Fe、Ni的质量比1∶1∶0.01;在TCA质量浓度200 mg/L、Fe加入量1 g/L的条件下,反应60 min时,Ni/Fe/BC对TCA的去除率达99.2%,与未经生物炭负载时的39.1%相比显著提高;生物炭通过吸附TCA使TCA与双金属的接触增多,而铁腐蚀产生的氢被吸附在镍金属表面形成活性氢自由基,促进了TCA的去除。     

玉米秸秆生物炭对苯胺的吸附

以玉米秸秆为原料制备生物炭吸附剂,研究了生物炭对水中苯胺的吸附性能。表征结果显示:制备的生物炭的比表面积为449.7 m2/g,体积平均粒径为103μm,主要以小粒径存在;制备的生物炭表面以碱性含氧官能团为主,含量为1.31 mmol/g。实验结果表明:在溶液p H 3、生物炭加入量10 g/L、吸附温度313 K、吸附时间3.0h的最佳反应条件下处理初始苯胺质量浓度为400 mg/L的苯胺溶液,苯胺去除率为94.0%,吸附量为37 mg/g;生物炭对苯胺的吸附过程符合拟二级动力学方程,吸附等温线满足Freundlich等温吸附方程;生物炭对苯胺的吸附是自发、吸热的过程;吸附过程中存在着水分子从生物炭表面的解吸。     

改性水热炭同时吸附溶液中Cr(Ⅵ)和Cd(Ⅱ)

以竹屑为基质制备了水热炭(HC),通过NaOH溶液和ZnCl2溶液改性分别制备了改性水热炭OHHC和ZHC,并将两种改性水热炭耦合制成复合水热炭MHC.考察了水热炭投加量和初始溶液pH对溶液中Cr(Ⅵ)和Cd(Ⅱ)去除率的影响.并通过吸附动力学和等温吸附曲线,探究吸附机理.实验结果表明:ZHC的芳香性增高,比表面积增大...     

ZnO/ZnS异质结构改性生物炭自然光增强吸附水中亚甲基蓝

以玉米秸秆为原料,硫酸锌为改性剂,采用一步热解法制备了ZnO/ZnS异质结构改性生物炭（MBC）,并将其用于自然光增强吸附水中亚甲基蓝。表征结果显示：与未改性生物炭相比,MBC的比表面积显著增大,ZnO/ZnS异质结构颗粒均匀分布在其表面。实验结果表明：自然光可增强MBC对亚甲基蓝的吸附能力,600℃热解制备的MBC(MBC600)性能最佳;自然光下,初始质量浓度为10 mg/L、pH约为7的亚甲基蓝水溶液经MBC600处理240 min后,COD和色度均降为0;吸附过程更符合准二级动力学模型和Freundlich等温吸附模型;重复使用5次后,MBC600对亚甲基蓝的去除率仍保持在95%以上。     

生物炭对铅离子的吸附性能

以废弃松木屑为原料,采用控制热分解法制备了生物炭。运用BET和FTIR等技术对生物炭进行了表征,考察了生物炭对铅离子的吸附效果,并探讨了吸附机理。表征结果显示,700℃氨气处理的生物炭,其比表面积和总孔体积显著增大。实验结果表明:生物炭对铅离子的吸附效果优于普通活性炭,且以700℃氨气处理的生物炭为最佳;随溶液pH的升高生物炭对铅离子的去除率增大,当pH为4~6时去除效果较好;在溶液pH为6、初始铅离子质量浓度为50 mg/L、吸附剂加入量为1 g/L、吸附时间为6 h的条件下,700℃氨气处理的生物炭对铅离子的去除率达99%以上;700℃氨气处理的生物炭的Langmuir吸附常数和Freundlich吸附常数远大于普通活性炭和其他工艺的生物炭;铅离子在生物炭上的吸附过程符合拟二级动力学方程。     

水稻秸秆生物炭-过硫酸盐去除水中p-硝基酚

以水稻秸秆为原料制备了多种生物炭,运用BET和FTIR等技术对其进行了表征,研究了生物炭-过硫酸盐体系对水中p-硝基酚的去除效果。与热解温度和时间相比,供氧量对生物炭活化过硫酸盐性能的影响更为显著,足氧条件下的活化性能显著降低;500℃缺氧条件下热解1 h制备的生物炭(RS500-1)对过硫酸盐具有良好的活化性能,可以实现p-硝基酚的高效去除,生物炭与过硫酸盐之间存在显著的协同作用。初始溶液pH和反应温度对p-硝基酚的去除效果影响很小;在RS500-1投加量1.0 g/L、过硫酸盐投加量5 mmol/L、反应温度25℃、不调节初始溶液pH的优化条件下,240 min时p-硝基酚的去除率可达70%以上。     

负载β-环糊精的矿物和生物炭对甲基橙的吸附性能

采用HCl溶液对沸石(F0)、蛭石(ZH0)、秸秆(J0)和棕榈生物炭(Z0)进行活化预处理,以环氧氯丙烷为交联剂,将β-环糊精(β-CD)负载到原始材料上,制备了4种新型吸附材料F2、ZH2、J2和Z2.采用FTIR、元素分析、SEM和TG等技术对吸附材料进行了表征,探讨了其对甲基橙的吸附性能.表征结果显示,β-CD...     

碳材料负载纳米零价铁去除水中土霉素

分别以玉米秸秆和石墨粉为原料制备生物炭(BC)和三维石墨烯(3DG),负载纳米零价铁(nZVI)后得到生物炭负载纳米零价铁(nZVI/BC)和三维石墨烯负载纳米零价铁(nZVI/3DG),采用SEM、EDX和XRD进行了表征,并探究了4种材料对土霉素(OTC)的降解性能。表征结果表明,制备的BC具有秸秆原有的壳状结构、孔隙结构;3DG呈絮状结构且孔隙均匀,片层结构丰富;nZVI/BC和nZVI/3DG孔隙中的nZVI粒径为80～90 nm。实验结果表明：BC与nZVI/BC在反应150 min时达到平衡,3DGO、nZVI/3DG在反应420 min时达到平衡;4种材料去除OTC的活性顺序为nZVI/3DG > nZVI/BC>3DGO>BC;在反应时间为420 min、反应pH为4、nZVI/3DG用量为0.20%(w)的条件下,OTC的去除率可达96.19%。     

不同原料生物炭对NH4+-N、PO43--P吸附性能的差异性及其成因分析

以芦苇、小麦秸秆和竹子为原料,利用回流式炭化工艺制备3种生物炭。比较三者对NH_4~+-N、PO_4~(3-)-P的吸附性能,并对三者吸附性能差异的成因进行分析。实验结果表明:3种生物炭对PO_4~(3-)-P的吸附效果整体上优于NH_4~+-N,因为3种生物炭的阳离子交换容量CEC值和Zeta电位绝对值的水平均较低,不利于阳离子的吸附;竹炭Z-C对NH_4~+-N的吸附效果最佳,6 h去除率为3.59%,低的N含量、pH及Zeta电位绝对值对NH_4~+-N的吸附有利;芦苇炭LW-C中的O更多地与K、Mg等结合,形成能够与PO_4~(3-)反应生成磷酸盐沉淀或者晶体物质的金属氧化物,从而具有最好的PO_4~(3-)-P的吸附效果,6 h时去除率达16.91%。     

氧化石墨烯负载纳米零价铁的制备及其对亚甲基蓝的吸附

采用液相还原法制备氧化石墨烯负载纳米零价铁吸附剂(Fe0/GO),并用于吸附去除溶液中的亚甲基蓝(MB)。考察了溶液p H、吸附温度、吸附时间、初始MB质量浓度对Fe0/GO吸附MB的影响。SEM等表征结果显示:Fe0以球形或短链形负载在GO上,增加了材料的反应活性位点;Fe0/GO的比表面积为158.32 m2/g,等电点为3。实验结果表明:在溶液p H为6、吸附时间5 h、吸附温度25℃的最佳条件下,加入400 mg/L的Fe0/GO,处理初始MB质量浓度为160 mg/L的MB溶液,MB去除率为89.26%,吸附量为125.5 mg/g;Langmuir等温吸附方程和Frenudlich等温吸附方程均能较好地描述Fe0/GO对MB的吸附过程;Fe0/GO对MB的吸附行为遵循准二级动力学方程;计算得出吸附温度为25℃、初始MB质量浓度为160 mg/L时的饱和吸附量为201.2 mg/g,平衡吸附量为124.3 mg/g。     

改性生物炭对Sb（Ⅲ）的吸附行为及机理

采用氯化铝和高锰酸钾对生物炭进行改性,研究生物炭表面Sb（Ⅲ）的吸附规律及吸附机理。实验结果表明,在固液比为2.5 g/L、pH为4、吸附温度为25 ℃、吸附时间为240 min、溶液初始质量浓度为10.0 mg/L时,BC、Al-BC和KMnO₄-BC对Sb（Ⅲ）的平衡吸附量分别为1.13,2.12,2.98 mg/g。KMnO₄-BC和Al-BC的吸附机理不同,KMnO₄-BC等温吸附曲线符合Langmuir等温模型,吸附动力学过程遵循拟二级动力学方程;Freundlich模型和拟一级动力学方程更适合描述Al-BC对Sb（Ⅲ）的吸附。3种生物炭的吸附过程都以物理吸附为主,同时有化学吸附的参与。BET比表面积与FTIR分析结果表明,Al-BC吸附量大主要得益于比表面积及孔体积的增大。     

木质素基聚合物的制备及亚甲基蓝的吸附

以木质素磺酸钠为原料单体、环氧氯丙烷为交联剂,采用反相乳液聚合法制备了木质素磺酸钠交联聚合物(SLCP),并将其用于水中有机染料的吸附。表征结果显示:SLCP基本保留了木质素磺酸钠的骨架和官能团,具有良好的热稳定性。实验结果表明:SLCP对亚甲基蓝(MB)有较好的吸附选择性,在加入量为0.5 g/L时就有较高的吸附效率;在溶液p H2~6范围内吸附量随溶液p H增大而迅速提高,溶液p H6后吸附量趋于稳定;最佳吸附温度为35℃;在SLCP加入量0.5 g/L、溶液p H 6.5、吸附温度25℃、初始MB质量浓度100.5 mg/L的条件下,吸附150 min基本可达平衡,吸附平衡时的吸附量和MB去除率分别为191.2 mg/g和95.1%;SLCP对MB的吸附符合Langmuir等温吸附模型,吸附动力学符合Lagergren拟二级动力学方程。     

炭化核桃壳对废水中Cr（Ⅵ）的吸附

制备了炭化核桃壳,采用SEM,EDX,FTIR等方法对炭化核桃壳进行了表征,研究了炭化核桃壳对废水中Cr（Ⅵ）的吸附效果。表征结果显示,炭化后的核桃壳为片状结构,且形成了大量的微孔,微孔数量的增加使得核桃壳的比表面积明显增大。实验结果表明,炭化核桃壳吸附处理含Cr（Ⅵ）废水的最佳工艺条件为：初始废水pH 2.0、炭化核桃壳加入量16 g/L、吸附温度25 ℃、转速150 r/min、吸附时间180 min,在此最佳工艺条件下吸附处理Cr（Ⅵ）质量浓度为20 mg/L废水,Cr（Ⅵ）去除率高达98.7%,最大吸附量为8.731 mg/g。Langmuir吸附等温模型可更好地描述炭化核桃壳对Cr（Ⅵ）的吸附过程,吸附属于单分子层吸附。拟二级动力学方程能更好地描述炭化核桃壳对Cr（Ⅵ）的吸附行为,此吸附过程以化学吸附为主控步骤。     

高比表面积介孔α-FeOOH的制备及其Sb（Ⅴ）吸附性能

采用水热合成的方法制备了高比表面积介孔α-FeOOH吸附剂,并探究其对水中Sb（Ⅴ）的去除效果。采用XRD、SEM、ATR-FTIR等方法对吸附剂进行了表征。考察了吸附剂投加量、溶液pH对Sb（Ⅴ）去除效果的影响,以及Sb（Ⅴ）吸附过程的动力学和热力学特性。表征结果显示：介孔α-FeOOH具有棒状结构,长度大约为50~100 nm,最可几孔径为20 nm,比表面积为137.6 m²/g。实验结果表明,当初始Sb（Ⅴ）质量浓度为10 mg/L、pH为7、介孔α-FeOOH投加量为0.25 g/L、吸附时间为2 h、吸附温度为25 ℃时,Sb（Ⅴ）去除率可达100%;pH为4~7时,Sb（Ⅴ）去除率受pH的影响较弱;Sb（Ⅴ）吸附过程符合拟二级动力学模型及Langmuir吸附模型。     

改性生物炭对Ni~(2+)和Cu~(2+)的吸附

以废弃松木屑为原料制备了生物炭,采用六亚甲基四胺(HMTA)和/或CO2对其进行改性,并将其用于水中Ni2+和Cu2+的吸附。表征结果显示,以HMTA和CO2共同改性的生物炭BC1的表面积最小但表面含氧官能团含量最高。实验结果表明:生物炭经改性后,其吸附性能明显提高,且以BC1为最优;在不调节溶液p H、初始重金属离子质量浓度为50 mg/L、吸附剂加入量分别为2.0 g/L和1.0 g/L、吸附时间分别为360 min和240 min的优化条件下,BC1对Ni2+和Cu2+的去除率分别达到99.81%和95.88%;改性生物炭对Ni2+和Cu2+的吸附过程可以用Langmuir等温吸附模型来描述,而其吸附动力学具有拟二级动力学方程特征。     

Ti-MCM-41分子筛对Cr（Ⅵ）的吸附性能

以发烟硅胶为硅源、钛酸四丁酯为钛源,采用水热合成法制备了一系列不同n（Si）∶n（Ti）的Ti-MCM-41分子筛,采用XRD、UV-Vis、BET及ICP技术对其进行了表征,考察了其对溶液中Cr（Ⅵ）的吸附性能及重复使用性能。结果表明：制备的Ti-MCM-41分子筛保持了MCM-41的介孔结构,但随着Ti含量的增加分子筛的比表面积、孔径和总孔体积均降低;在初始Cr（Ⅵ）质量浓度为100 mg/L、Ti-MCM-41分子筛（投料n（Si）∶n（Ti）为40）投加量为1 g/L、吸附时间为60 min、吸附温度为323 K、溶液pH为6的条件下,Cr（Ⅵ）吸附率可达96.3%;Ti-MCM-41分子筛对Cr（Ⅵ）的吸附符合Langmuir等温吸附模型;Ti-MCM-41分子筛的重复使用性能良好。