新型胺化介孔炭的制备及其对Pb(II)的吸附

采用微波辅助磷酸活化制备了高中孔率蔗渣基介孔炭,并通过硝酸氧化和乙二胺聚合在其孔道内修饰了含氮多胺基团,探索了溶液浓度、温度、吸附剂剂量等对改性介孔炭的Pb(II)吸附性能、行为和热力学特性的影响.结果表明,蔗渣基介孔炭较宽的孔道结构可通过乙二胺缩水聚合反应在其表面接枝酰胺、仲胺等含氮基团;胺化改性增强化了介孔炭对水溶液中Pb(II)的固定作用,改性后介孔炭对Pb(II)的吸附量高达180mg/g,是改性前介孔炭的1.5倍;改性介孔炭对Pb(II)的去除率显著增加,对溶液浓度<60mg/L的Pb(II)去除率接近100%.等温吸附与热力学数据表明,胺化改性介孔炭对Pb(II)的吸附位能量存在差异化,吸附是自发的吸热反应过程,温度对铅(II)离子吸附有促进作用,化学作用在吸附过程中发挥了重要作用.     

介孔炭干凝胶对孔雀石绿的吸附性能研究

以间苯二酚和甲醛为原料,采用溶胶-凝胶法,通过调整碱性催化剂碳酸钠用量,制备了一系列介孔丰富的炭干凝胶吸附剂.主要考察了介孔炭干凝胶对染料孔雀石绿的吸附性能,并进行了孔结构、表面形貌和官能团的分析.结果表明,催化剂用量不同的介孔炭干凝胶具有不同的粒径和孔径,当间苯二酚与碳酸钠的物质的量比为1000∶1时,制得的吸附剂比表面积和介孔最丰富,且其对孔雀石绿的吸附量最大.同时,介孔炭干凝胶的用量、吸附时间和温度对吸附容量均有一定的影响,吸附过程符合伪二阶动力学模型和Langmuir等温模型,最大吸附量为208.33 mg·g~(-1);吸附过程是自发的吸热反应.介孔炭干凝胶对孔雀石绿的主要吸附机理是染料分子与羟基和羧基等官能团之间存在静电作用、氢键作用及范德华力作用.     

硼掺杂介孔炭吸附四环素的效能与机制

以椰壳和硼酸为原料,通过简单的一步热解法制备出新型硼掺杂椰壳介孔炭材料（B-CSC）用于水中四环素类污染物的高效吸附去除.系统研究了关键制备条件热解温度和硼碳质量比对其吸附性能的影响,使用比表面积及孔径分析仪（BET）、场发射扫描电镜（SEM）、X射线光子能谱仪（XPS）、拉曼光谱仪（Raman）以及Zeta电位仪（Zeta）对其微观结构及物化性质进行了表征分析.系统考察了初始pH值、不同金属阳离子以及不同背景水质条件对其吸附效果的影响.结合材料表征与相关分析等对其强化吸附机制进行了深入讨论与分析.结果表明,一步热解能够将硼掺入椰壳炭的表面及晶格,导致其拥有更大的比表面积和孔体积,引入硼的形态主要是H₃BO₃、B₂O₃、B和B₄C.B-CSC对四环素的吸附量达到297.65 mg·g^-1,是原始椰壳介孔炭（CSC）的8.9倍.同时,B-CSC对于水环境中常见污染物罗丹明B（RhB）、双酚A（BPA）和亚甲基蓝（MB）的吸附量分别高达372.65、255.24和147.82 mg·g^-1.B-CSC对四环素的吸附过程是物理化学作用共同主导的,主要涉及液膜扩散、表面吸附、介孔与微孔内扩散和活性位点吸附,H₃BO₃是其主要吸附位点.吸附强化机制主要是硼掺杂降低了其碳网络的化学惰性,增强了其与四环素分子的π—π相互作用和氢键作用.     

碱性条件下介孔SiO_2的制备及扩孔和吸附性能研究

在碱性条件下,以十六烷基三甲基溴化铵做为模板剂,正硅酸乙酯为硅源,采用水热合成法,并用三甲苯(TMB)对其进行扩孔,获得了一种介孔二氧化硅材料。通过BET、FT-IR、SEM和小角XRD对其进行表征,研究其对铅离子的吸附性能。研究发现扩孔后的介孔二氧化硅对铅离子的吸附量明显高于未扩孔的介孔材料,吸附率达到99.8%。     

不同热解条件下合成生物炭对铜离子的吸附动力学研究

为了揭示生物质炭对铜离子的吸附动力学特性,研究了以不同条件下合成的生物质炭作为吸附剂吸附铜离子的动力学过程.用生活中常见的玉米芯和龙爪槐为原材料,以限氧升温炭化法制备生物炭.表征了其结构和表面特征,又通过一系列批实验,研究不同热解温度(300、400、500、600和700℃)和不同热解时间(1、2、4、6、8 h)的玉米芯与龙爪槐生物炭对Cu~(2+)的吸附动力学特征与机理.结果表明,生物炭对Cu~(2+)的吸附动力学数据随时间的变化能很好的用准二级动力学方程进行拟合,可见生物炭对Cu~(2+)的吸附是复杂的,不是单一的单层吸附.同时用颗粒内扩散模型、班厄姆方程和Boyd外扩散模型进行分析,结果表明颗粒内扩散不是两种生物炭吸附铜离子的唯一速率控制步骤,液膜扩散和颗粒内扩散均在吸附过程中起到重要影响,且液膜扩散是主要的限速因素.     

磁性氨基功能化生物炭对水中Cr（Ⅵ）的吸附去除特性及机制

采用静态吸附实验方法,以一步水热碳化法制备的磁性氨基功能化生物炭(Fe₃O₄@C-NH₂)为吸附剂,重点考察了p H、共存离子对水中Cr(Ⅵ)去除性能的影响,并结合光谱学分析探究了Cr(Ⅵ)的吸附去除机制.结果表明,Cr(Ⅵ)去除率随p H值升高而降低,p H为2时Cr(Ⅵ)去除率高达95.8%;总铬去除率随p H值变化特征与Cr(Ⅵ)一致,但p H为2时总铬去除率为81.8%.Cr(Ⅵ)去除率随SO₄^2-浓度增加而降低,总铬去除率随SO₄^2-浓度变化趋势与Cr(Ⅵ)基本相同,但Cr(Ⅵ)去除率显著高于总铬.准二级动力学模型可以很好地描述Fe₃O₄@C-NH₂对Cr(Ⅵ)的吸附行为.除离子交换、孔填充、氢键及静电作用外,吸附去除Cr(Ⅵ)的主要机制是配位和还原作用.     

花椰菜基生物炭对水中Pb (II)的吸附性能

以农业废弃物花椰菜的根和叶为原材料,采用限氧裂解法在500℃条件下制备花椰菜根基生物炭(BCR)和叶基生物炭(BCL),探究了吸附时间、温度、Pb(Ⅱ)初始浓度、pH及不同共存离子对2种生物炭吸附性能的影响,并通过扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、红外光谱(FTIR)及比表面积测定(BET)等手段对生物炭的结构和性质进行了表征,初步探讨了吸附机理.结果表明,2种生物炭对Pb(Ⅱ)的吸附符合准二级动力学和颗粒内扩散模型,BCR和BCL对Pb(Ⅱ)的吸附分别在3 h和6 h达到吸附平衡;2种生物炭对不同浓度下Pb(Ⅱ)的吸附符合Langmuir和Freundlich等温吸附模型;在25℃条件下,BCR和BCL对Pb(Ⅱ)的最大吸附量分别达到454.55和434.78 mg·g~(-1),BCR和BCL具有良好的吸附效果,可作为优良的生物质基吸附材料.     

介孔钛硅分子筛的表面化学特征及除铅机制研究

以表面活性剂在水溶液中形成的液晶相为模板剂，考察了钛含量对制备介孔钛硅分子筛性质的影响；应用表面络合反应关系式计算了介孔钛硅分子筛表面络合反应的基本特征参数。研究了溶液ｐＨ值、温度等对Ｐｂ＾２＋离子在介孔钛硅分子筛表面吸附的影响；并就Ｐｂ＾２＋离子在介孔钛硅分子筛表面的吸附动力学、吸附等温线和吸附机理进行了探讨。     

生物炭对三氯生的吸附热动力学研究

以玉米秸秆、皇竹草和花生壳为原料制备成玉米秸秆生物炭(BCcs)、皇竹草生物炭(BCn)、花生壳生物炭(BCps),采用CEC、等电点滴定,表面官能团分析,元素分析、FT-IR、扫描电镜等方法对3种生物炭进行表征,采用单因素静态吸附实验方法考察了生物炭吸附三氯生的主要影响因素.结果表明:CEC和表面官能团数量排序为BCcsBCnBCps,BCcs极性和亲水性更强,孔结构发育更加完善,其次是BCn,BCps的极性和亲水性最弱,孔隙极少.3种生物炭对三氯生的吸附去除率均随着三氯生初始浓度的升高而升高,随着温度的升高而降低,酸性更有利于吸附实验的进行.低离子强度有利于BCcs和BCn吸附三氯生,BCps则相反.在10、25、40℃3种温度下,3种生物炭对三氯生的吸附均更符合准二级反应动力学,Freundilich等温方程和Langmuir等温方程都能描述这3种生物炭对三氯生的吸附行为,吸附反应属于自发、放热反应.吸附机制主要为物理吸附,生物炭与三氯生之间无化学键、配位基交换等强作用力.     

氢氧化镧改性介孔稻壳生物炭除磷性能

通过共沉淀法将氢氧化镧固定在高介孔率的稻壳生物炭上,重点研究了生物炭孔结构、溶液pH和共存物质对氢氧化镧改性介孔稻壳生物炭吸附磷酸盐的影响.结果表明,镧负载量与生物炭介孔率呈正相关,生物炭介孔率越高,对磷酸盐的吸附速率越快,镧浸出量越低.吸附过程符合伪二级动力学模型,且受颗粒内扩散控制.Langmuir模型能够较好地描述氢氧化镧改性介孔稻壳生物炭对磷酸盐的吸附过程,理论最大吸附量分别为41.22、43.26和45.62 mg·g^-1,镧利用率较高,P/La量比均大于1.5.此外,氢氧化镧改性介孔稻壳生物炭能在pH 3~9的范围内有效吸附磷酸盐.共存物质影响实验表明,氢氧化镧改性介孔稻壳生物炭对磷酸盐表现出良好的选择吸附性,共存Ca²⁺会强化其对磷酸盐的吸附,而共存Mg²⁺则会抑制吸附过程.     

微波合成介孔材料及其对Hg(Ⅱ)吸附性能研究

以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂,蒙脱土作为硅源,采用微波辐射晶化法合成了有序介孔材料;通过X射线衍射、透射电子显微镜、Fourier变换红外光谱和比表面积孔径等测试手段对所合成的材料进行了表征,考察了所合成材料对水中重金属离子Hg(Ⅱ)的吸附性能。实验表明:所合成材料结构与介孔材料MCM-41基本一致;比表面积为510.5m2 g-1,平均孔径为2.8nm;所合成材料对水中重金属离子Hg(Ⅱ)具有较高吸附性能。     

介孔氮化碳对水中全氟辛烷磺酸的吸附去除研究

以SBA-15为模板、四氯化碳和乙二胺为前驱体,通过聚合反应制备了介孔氮化碳(Mesoporous Carbon Nitride,MCN).同时,采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)和元素分析等手段对MCN进行了表征分析,并考察了MCN对水中全氟辛烷磺酸(PFOS)的吸附性能.结果表明,MCN吸附PFOS的过程符合准二级动力学模型,其吸附行为遵循Langmuir等温线模型;MCN吸附去除PFOS的效率受溶液pH值、溶液温度及共存离子等因素的影响,其中,溶液pH值的影响最为显著,当溶液pH值分别为2.2和10.6时,MCN对PFOS的去除率分别为98.15%和5.59%;吸附PFOS饱和后的MCN可以用0.1 mol·L-1NaOH溶液进行解吸,经5次循环/再生后的MCN对PFOS的去除率仍在95%以上.与介孔碳(CMK-3)和活性炭(AC)相比,MCN对PFOS显示出更优越的吸附能力.     

海藻酸钙/生物炭复合材料的制备及其对Pb (Ⅱ)的吸附性能和机制

利用海藻酸钙(CA)包覆生物炭(BC)制备了一种新型复合材料(CA/BC),用以吸附水溶液中的Pb(Ⅱ).系统研究了溶液的初始浓度、p H、时间对吸附的影响.BC和CA/BC吸附Pb(Ⅱ)等温热力学数据符合Langmuir模型,在p H=5的条件下对Pb(Ⅱ)的最大吸附量分别为93.20 mg·g~(-1)和155.04 mg·g~(-1).BC吸附Pb(Ⅱ)动力学数据符合准二级动力学模型,化学吸附是速率控制步骤.CA/BC吸附Pb(Ⅱ)动力学数据符合准一级动力学模型,扩散是速率控制步骤.结果表明CA/BC吸附Pb(Ⅱ)的机制主要包括形成配合物,以及Ca(Ⅱ)与Pb(Ⅱ)发生离子交换.     

磁性生物炭对水中CIP和OFL的吸附行为和机制

采用化学共沉淀方法将Fe2+/Fe3+和芦苇生物质材料进行复合,然后于873.15 K限氧热解制备出具有磁分离及高吸附性能的磁性生物炭(MBC).利用SEM、BET、FTIR和VSM等对其理化性质进行表征,并考察了MBC对水中环丙沙星(CIP)和氧氟沙星(OFL)的吸附行为和机制.结果表明,MBC表面含有大量的含氧官能团,比表面积和总孔体积分别为254.6 m2·g-1和0.257 cm3·g-1.MBC对CIP和OFL的吸附有很强的p H和温度依赖性.不同p H下,CIP和OFL各形态离子(阳离子、两性离子和阴离子)对吸附的贡献不同.MBC对CIP和OFL的吸附过程为自发、熵增的吸热过程.CIP和OFL在磁性炭上的吸附动力学符合准二级动力学模型,吸附等温线符合Langmuir模型.MBC对CIP和OFL的平衡吸附量分别为27.84 mg·g~(-1)和22.00 mg·g~(-1).孔填充作用、π-π电子供体受体作用、氢键作用、疏水作用和静电作用可能是MBC吸附CIP和OFL的重要机制.     

共聚苯胺/邻氨基苯酚介孔硅复合材料对Hg(Ⅱ)的吸附动力学研究

利用共聚苯胺邻氨基酚与介孔硅SBA-15的复合材料进行了汞离子的吸附性能试验研究,发现该复合材料对Hg(Ⅱ)具有较优异的吸附去除效果,对几种不同初始浓度的汞离子的去除率均可达到95%以上;对初始浓度为100mg/L的汞溶液的吸附动力学分别进行了一级和二级动力学模型拟合,结果表明该吸附材料对汞的吸附符合准二级动力学模型。     

羧甲基-β-环糊精/磁性介孔硅对Pb2+的吸附研究

采用羧甲基-β-环糊精(CM-β-CD)和磁性介孔二氧化硅制得CM-β-CD/磁性介孔二氧化硅复合吸附剂(Fe_3O_4@SiO_2@mSiO_2-CM-β-CD),并应用于水体中Pb~(2+)的去除。通过SEM、EDS、FTIR、XRD等现代技术表征所得复合材料。研究表明:Fe_3O_4@SiO_2@mSiO_2-CM-β-CD对Pb~(2+)的吸附遵循伪二级模型,符合Langmuir模型。在298 K时,Pb~(2+)的理论饱和吸附量为60.8 mg/g。此外,热力学参数表明吸附过程是自发的。最后,Fe_3O_4@SiO_2@mSiO_2-CM-β-CD表现出优异的磁分离性能,此外还证明在强酸性条件下具有良好的稳定性。经5次再生循环作用后,Fe_3O_4@SiO_2@mSiO_2-CM-β-CD对Pb~(2+)仍保持较高的吸附容量。     

酸甲醛改性花生壳吸附Pb2+的动力学和热力学研究

以花生壳为原料,甲醛为改性剂,对花生壳进行改性制备吸附剂,并对其吸附水溶液中Pb2+的动力学和热力学特性进行了研究.结果表明.在298 K温度下,花生壳对Pb2+的吸附符合拟二级动力学方程,颗粒内扩散过程为吸附的主要速率控制步骤.在实验温度下,改性花生壳对Pb2+的吸附平衡符合Langmuir等温方程,热力学研究表明,...     

添加生物炭对西北黄土吸附克百威的影响

研究了不同温度下制得的生物炭对西北黄土吸附农药克百威的影响,并对溶液p H值和初始浓度对吸附的影响进行了探讨.结果表明,克百威在添加生物炭黄土上的动力学吸附过程较好地符合准二级吸附动力学模型;热力学吸附较好地符合Freundlich等温吸附模型;随着系统温度的升高,添加生物炭的黄土对克百威的吸附量增大,且其对克百威的吸附自由能变(ΔGθ)小于0,吸附焓变(ΔHθ)及吸附熵变(ΔSθ)均大于0,表明吸附是一个自发吸热且体系混乱程度增大的等温吸附过程.溶液p H值和克百威的初始浓度对添加生物炭的土样吸附影响较明显.当p H值为4~7时,添加生物炭的土样饱和吸附量随p H升高呈缓慢降低,当p H值大于7时,吸附容量随p H升高呈明显降低趋势.克百威初始浓度从20 mg·L-1增至50 mg·L-1的过程中,吸附量快速上升,初始浓度大于50 mg·L-1时,吸附量随初始浓度的升高而缓慢增加并逐渐趋于平衡.     

生物炭结构性质对氨氮的吸附特性影响

氨抑制现象在富含有机氮底物的沼气工程中普遍存在,采用生物炭吸附法可固定发酵液中氨氮.为探究生物炭理化结构与氨氮吸附特性之间的相关关系,在不同热解温度(350、450和550℃)下制备以玉米秸秆、稻壳为原料的生物炭,通过元素分析、FTIR和BET等分析生物炭结构及其理化性质,并结合批式吸附实验,研究不同理化性质生物炭对氨氮的吸附特性影响.结果表明随着热解温度的升高,生物炭中碳及灰分含量增多; 450℃制备的玉米秸秆生物炭(CS450)与550℃制备的稻壳生物炭(RH550)对氨氮的吸附分别遵循准二级和准一级动力学模型.Freundlich吸附模型能更好地描述CS450和RH550生物炭对氨氮的等温吸附过程;玉米秸秆炭吸附量与其表面官能团间具有显著相关性;而与稻壳炭的吸附量相关性最显著的为生物炭的比表面积,其次是表面官能团,最后是灰分.其中,RH550吸附性能最好,最大吸附量为12. 16 mg·g~(-1).