磁性生物炭对水体中对硝基苯酚的吸附特性

为了制备同时具备磁分离和优良吸附性能的环境友好吸附材料,以棉花秸秆为生物质原料制备生物炭（CSBC）,采用共沉淀法制得磁性棉花秸秆生物炭（MCSBC）.通过元素分析、SEM、XRD、XPS、FTIR和VSM等对MCSBC进行表征,研究了CSBC和MCSBC对水中对硝基苯酚（PNP）的吸附特性.结果表明,溶液pH值对CSBC和MCSBC吸附PNP的影响较大,在酸性条件下的吸附量更大.CSBC和MCSBC对PNP的吸附动力学过程可被准二级动力学模型很好地描述,吸附过程包括液膜扩散和颗粒内扩散两个阶段.Langmuir、Freundlich和Sips模型都可以很好地描述PNP在CSBC和MCSBC上的吸附行为,最大吸附量分别为44.54和48.94mg/g,MCSBC相较于CSBC对PNP的吸附具有更好的效果.热力学研究结果表明,CSBC和MCSBC对PNP的吸附过程为熵增加的自发吸热过程.再生试验结果表明,经6次吸附-解吸循环后,MCSBC对PNP的吸附容量仍能达到初始吸附量的82%.     

溶剂热法制备磁性生物质炭吸附对硝基苯酚

将法桐树叶煅烧得到生物质炭(BAC),以溶剂热法将Fe_3O_4原位生成负载于BAC表面制备磁性生物质炭复合材料(BAC/Fe_3O_4)。用SEM、XRD、TEM、IR、VSM等对复合材料进行表征。实验结果表明:BAC/Fe_3O_4对对硝基苯酚的吸附在溶液pH为10.0的条件下有较高的吸附量,吸附行为符合朗格缪尔吸附等温线,最大吸附量为246.3 mg/g,吸附过程符合伪二级反应动力学方程,吸附速率较快。该材料可以有效地去除对硝基苯酚,在去除有机污染物方面有较大潜力。     

不同热解温度制备的玉米芯生物炭对对硝基苯酚的吸附作用

以玉米芯为原料,采用限氧热解法制备了不同温度(200~600℃)的玉米芯生物炭,研究玉米芯生物炭对水中对硝基苯酚(PNP)的吸附行为,并对其吸附机制进行了探讨.结果表明,热解温度对生物炭的物理化学性质影响较大,随着热解温度的升高,含氢、氧官能团逐渐消失,生物炭的极性降低,芳香性增强.等温吸附曲线可以被Freundlich模型很好地描述,生物炭的性质对其吸附PNP有着重要影响,Freundlich模型回归参数(n和KF)与玉米芯生物炭的芳香性、亲水性和极性指数[H/C、O/C、(O+N)/C]呈良好的线性关系.定量描述了表面吸附和分配作用的相对贡献,PNP在低温(200℃)制备生物炭上的吸附主要为分配作用,而高温(300~600℃)制备的生物炭对PNP的吸附为π—π电子受体-供体作用和孔填充效应为主的表面吸附机制.     

磁性铁基改性生物炭去除水中氨氮

氨氮的过度排放是水体富营养化的一个重要原因.然而,随着环境法规的日益严格,传统方法处理效果难以达到要求.吸附法因高效、安全等优点近年来开始应用于去除水中的氨氮.本研究中以共沉淀法将磁性铁基材料负载到市政污泥生物炭上,结果表明其对水中氨氮有良好的去除效果.80℃下合成的材料(MB80)在293 K下对氨氮的饱和吸附量可达...     

污泥生物炭去除水中重金属的研究进展

重金属带来的环境风险日益严峻,利用污泥生物炭去除水中重金属污染方面的研究得到了广泛关注。结合当前国内外研究现状,归纳了不同条件下制备的污泥生物炭对水中重金属,如Cd、Pb、Cr、As等的吸附机理,污泥生物炭对大多数重金属的吸附满足物理吸附和化学吸附的多重作用,可通过增加生物炭表面有效基团及有效吸附位点提升吸附性能。同时,总结了影响吸附效率的各种因素,探究了污泥生物炭的再生问题,并对今后污泥生物炭去除水中重金属的研究方向做出了展望。     

污泥质生物炭对2,4-二氯苯酚的吸附性能

以啤酒厂脱水后污泥(BS)为原材料制备了污泥质生物炭,探究了该污泥质生物炭对2,4-二氯苯酚的吸附效能、等温吸附曲线及吸附动力学特征,并采用扫描电镜(SEM)对其进行了表征分析。结果表明:BS生物质炭吸附2,4-二氯苯酚的最佳条件为:BS生物质炭的投加量为2. 0 g/L、初始溶液pH值为8. 0时,2,4-二氯苯酚的去除率最高可达55. 7%,该吸附过程符合Freundlich等温吸附模拟与二级动力学。通过SEM分析可知:BS生物炭表面呈现大量的微孔结构,为2,4-二氯苯酚的吸附创造了良好的条件。     

磁性生物炭活化过硫酸盐去除水中罗丹明B

以松针为原料,通过溶胶-凝胶法制备了可磁分离回收的CoFe₂O₄/生物炭复合材料(MPBC),通过X-射线衍射仪(XRD)、傅立叶红外光谱仪(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、比表面积分析仪(BET)、X射线光电子能谱仪(XPS)和振动样品磁强计(VSM)对MPBC结构和表面物理化学性质进行表征和分析.利用MPBC活化过硫酸盐(PS)去除罗丹明B(RhB),并考察了MPBC的重复利用性能.结果表明,在RhB初始浓度为40mg/L,溶液初始pH值为5,温度为25℃,MPBC投加量为8.0g/L,PS浓度为0.05mol/L时,RhB去除率在120min达到98.8%.其去除率随MPBC投加量和初始RhB浓度的增加而提高,并在较宽的pH值范围内(3～11)具有有效性.腐殖酸、NO₃^-、HCO₃^-和Cl^-对RhB去除效率有一定的抑制作用.自由基淬灭实验与电子顺磁共振(EPR)测试结果表明,MPBC-PS体系中的活性物质主要包括SO_...     

污泥生物炭混凝土性能及环境效益研究

污水处理厂产生的污泥是一种处理成本很高的固体废弃物,探索低成本、高效率的处理技术是该领域的发展方向。文章使用不同质量分数的污泥生物炭替代水泥制备污泥生物炭混凝土,进行坍落度和力学性能的试验;并采用单因素分析法,分析不同水泥替代量的污泥生物炭对混凝力学性能影响的显著性。研究表明,当生物炭替代量在5%以内时,C30和C40污泥生物炭混凝土的力学性能均高于或相当于未掺污泥生物炭的对照组;当生物炭替代量超过10%时,混凝土的性能指标下降明显但仍达使用标准;污泥生物炭对C30和C40混凝土抗压和劈裂抗拉性能均产生显著性影响。如若将达到施工标准的污泥生物炭混凝土在全国应用,可封存7641万t污泥生物炭,相应处理污泥1.5亿t,对污泥处理产生较为可观的环境效益。     

碳源对生物阴极降解对硝基苯酚效能及生物阴极群落结构分析

研究不同碳源类型对双室生物电化学反应器（biocathode bioelectrochemical system,BES）生物阴极（biocathode）降解对硝基苯酚（p-nitrophenol,PNP）效能的影响.以碳酸氢钠和葡萄糖作为碳源,研究不同碳源类型下BES反应器效能和生物阴极的微生物群落结构.BES反应器效能和PNP去除率受到碳源类型的影响,以葡萄糖作为碳源时PNP去除率比碳酸氢钠为碳源的去除率在12 h和24 h分别提高了约3倍和1倍.R_NaHCO3和R_Glucose的PNP去除速率常数随碳源转换分别从（0.022±0.002）h^-1和（0.059±0.009）h^-1减小到（0.018±0.001）h^-1和（0.042±0.002）h^-1,PNP去除率分别下降了36%和6.9%.R_NaHCO3和R_Glucose的PNP降解速率常数在外加电压由0.5 V转换为0 V时分别下降到（0.004±0.00061）h^-1和（0.007±0.0006）h^-1,再次转换为0.5 V时PNP降解速率常数升高到（0.022±0.002）h^-1和（0.062±0.004）h^-1.454-焦磷酸测序结果表明碳源类型导致阴极微生物群落结构的显著差异.以碳酸氢钠为碳源的生物阴极富集Proteobacteria,而以葡萄糖为碳源的生物阴极Firmicutes和Bacteroidetes成为优势菌门.     

污泥基生物炭用于土壤中Cr的钝化及作用机制分析

污泥基生物炭是广泛用于处理各种环境污染物的添加剂之一.然而,关于污泥基生物炭原位钝化修复Cr污染土壤的研究还较少.以污泥与棉杆为原料,通过共热解制备污泥基生物炭,并按不同比例施加到Cr含量为33.97 mg/kg的土壤中,研究了该生物炭对土壤中Cr吸附固定的效果和机制.当添加比例由1％增加到15％时,土壤中Cr含量由3...     

氧化石墨烯改性污泥基生物炭对培氟沙星的去除机理研究

为获得培氟沙星废水高效去除的环境友好型吸附剂,以城市剩余污泥为原料制备了SBC（污泥基生物炭）,并采用氧化石墨烯（GO）对其改性得到GO-SBC（氧化石墨烯改性生物炭）,利用SEM和FTIR对其进行表征,通过静态吸附试验探讨了生物炭对培氟沙星的去除效果,并通过吸附模型和FTIR、XPS表征技术进一步探究了GO-SBC对培氟沙星的吸附机理.结果表明:①改性后的GO-SBC表面更加粗糙,生物炭表面含氧官能团数量增加.②动力学吸附研究表明,GO-SBC对培氟沙星的最大吸附容量为137.51 mg/g,比SBC对培氟沙星的吸附容量提高了40.32%,且GO-SBC对培氟沙星的吸附更符合伪二级动力学模型,表明吸附过程主要以化学吸附为主.③GO-SBC对培氟沙星的吸附符合Freundlich等温吸附模型,表明该吸附过程为多层吸附.④热力学研究表明,吸附过程为自发吸热反应.⑤GO-SBC对培氟沙星的吸附机制主要有两种作用,一种是π-π相互作用,另一种是GO-SBC的N—H与培氟沙星的C—H相互作用.研究显示,GO-SBC是一种高效去除培氟沙星的吸附剂,这为城市剩余污泥的资源化利用提供了出路,也为抗生素废水治理提供了方法.      

Fenton氧化处理剩余污泥的作用机制

大量集中式城市生活污水处理厂的建设,减轻了水体污染;但是,产生的大量城市污泥的处理处置又成为污水处理面临的另一个瓶颈难题。各种物理、化学、生物等方法被应用于污泥处理,高级氧化技术-Fenton氧化在剩余污泥的处理中逐渐受到研究者的重视。文章重点介绍了Fenton氧化在剩余污泥处理中的作用机制,分析了Fenton氧化处理剩余污泥的主要影响因素;并根据Fenton氧化剩余污泥处理优势,对其今后的应用进行了展望。     

活性污泥法对水溶性腐殖酸的去除效能与机制研究

采用人工配水的方式,研究了单级活性污泥法和两级活性污泥法对水溶性腐殖酸的去除效能,并通过测试污泥中腐殖酸的相对含量、污泥的元素组成、污泥的活性和进出水腐殖酸的分子量分布.对去除机制作了初步探讨.结果表明,在单级活性污泥处理系统中,不同浓度的腐殖酸均未对可生物降解有机物的去除构成影响,并且腐殖酸的去除率维持在67%-84%.随进水中腐殖酸浓度的增加去除率有所下降;通过两级活性污泥法试验.发现第l级活性污泥系统对腐殖酸的去除效果优于第2级.分别为71.3%和60.1%.且活性污泥系统对大分子量腐殖酸的去除效果优于小分子量腐殖酸.机制分析表明,腐殖酸难以作为微生物生长所需的碳源.主要依靠污泥吸附的方式,使水相中的腐殖酸进入泥相,再通过剩余污泥排放的方式去除.     

污泥生物炭硼掺杂改性及其对水中1,2-二氯乙烷吸附行为和机制

以市政污泥为前驱体，采用硼酸掺杂改性共热解法，制备了污泥生物炭(BC600)和B掺杂污泥生物炭(BBC600),采用SEM、BET、FTIR、Zeta电位和静态接触角等手段对材料进行了结构表征，研究了BC600和BBC600对水中1,2-二氯乙烷(1,2-DCA)的吸附行为、机制和影响因素.结构表征结果表明，B掺杂改性后，生物炭中B元素含量、比表面积和孔容分别提高了76%、48%和30%;B掺杂改性对生物炭表面电荷及亲疏水性影响不大，BC600和BBC600表面均带有负电荷，接触角均<90°,两者均具有较好的亲水性.吸附实验结果表明，BBC600对1,2-DCA的吸附性能优于BC600,缘于BBC600更大的比表面积和强度更高的含氧官能团；准一级动力学方程可以较好描述BC600吸附1,2-DCA过程，准二级动力学方程能较好拟合BBC600吸附1,2-DCA过程，颗粒内扩散不是影响吸附速率的唯一限速步骤；碱性条件下生物炭材料更加分散和稳定，且其含氧官能团去质子化，供电子能力增强，有利于对1,2-DCA的吸附；腐殖酸(HA)对BC600吸附1,2-DCA呈现低浓度促进，高浓度抑制的作...     

污泥生物炭制备吸附陶粒

以城市污泥热解产生的生物炭(BC)与高岭土(KL)为原料制备吸附陶粒(SKC),研究其对环丙沙星(CIP)的吸脱附性能,开展吸附动力学和等温吸附特性研究,结合形貌、孔结构、物相组成、表面电位探讨其吸附机制,利用TCLP法研究重金属浸出特征.结果表明BC与KL以6∶4的质量比混合造粒,经1 050℃烧结5 min得到的SKC对CIP有明显的吸附效果,去除率达65.34%;SKC对CIP的吸附符合二级动力学模型,在不同质量浓度下的吸附特性适用于Freundlich等温吸附模型,吸附过程同时存在物理和化学吸附.SKC具有良好的孔隙结构,物相组成以硅铝氧化物、铁氧化物和金属磷酸盐为主,既能降低重金属的浸出毒性又具有良好的CIP吸附去除效果,有望为处理废水中高浓度CIP提供一种低成本可回收的吸附材料,也为BC的规模化安全利用提供了新思路.     

富磷废弃钙基生物炭对水体中铅的去除

基于磷酸盐和碳酸盐对铅的高亲和特性,将蛋壳与厨余垃圾煅烧制备的含钙生物炭除磷后（ES-BC/P）,用于水体中铅的去除.结果表明,ES-BC/P在较优的投加量下对不同浓度的铅（1~100 mg·L^-1）均具有较好的去除性能,去除效率均高于99%,且反应后磷的释放量较低;ES-BC/P偏碱性,因含铅污染液呈弱酸性,ES-BC/P加入后无需调节体系的pH值即可达到较好的去除效果;反应动力学及等温线实验表明,ES-BC/P除铅主要为单层化学吸附,最大吸附容量为493.12 mg·g^-1（318 K）;表征分析结果表明,铅主要通过与ES-BC/P中的Ca-P化合物和CaCO₃进行反应,Pb²⁺可与Ca²⁺发生交换作用,形成 Pb₅（PO₄）₃OH、Pb₁₀（PO₄）₆（OH）₂、PbCO₃和Pb₃（CO₃）₂（OH）₂等沉淀而被去除.综上所述,除磷后的ES-BC材料可实现水体中铅的高效去除,从而实现废弃物的资源化利用.     

老化对污泥改良沙土吸附水中对硝基苯酚性能的影响探讨

以添加不同比例城市污泥并老化2年后的新疆沙土为研究对象,从有机碳含量及对硝基苯酚吸附能力2个方面探讨了污泥改良技术对沙土的影响。结果表明,模拟废水对硝基苯酚在沙土、污泥及污泥改良沙土中的吸附等温线均符合Langmuir和Freundlich等温式;与污泥和沙土单独老化过程(用于计算理论值)相比,混合老化后的改良沙土的性质发生了很大变化,当加入污泥含量为9.1%～50%时,污泥改良沙土中的有机碳含量比理论计算值减少了11.54%～29.02%;对硝基苯酚在混合老化的改良沙土中的饱和吸附量远大于理论计算值,但吸附系数却远小于后者,表明混合老化后表面吸附作用增强,而有机质的分配作用在总吸附作用中的贡献减小。     

同步脱氮除磷好氧颗粒污泥形成与反应机制的研究

处理实际生活污水添加不同碳源的A(丙酸钠+乙酸钠)、B(葡萄糖)2个单级SBR中的好氧颗粒污泥(aerobic granularsludge,AGS)均能在常温(18～27℃)和低温(9～13℃)条件下稳定维持同步脱氮除磷的去除效果,利用荧光原位杂交技术(fluorescence in situ hybridization,FISH)、多重荧光染色技术以及扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)技术对2个反应器中好氧颗粒污泥的菌群、细菌凋亡和胞外多聚物(extracellular polymeric substances,EPS)的分布以及颗粒污泥的微观形态等进行了研究.FISH结果表明,2个反应器的AGS中,氨氧化菌均位于AGS的最外层,约占总菌的12%,聚磷菌则均位于颗粒的内层,约占总菌的40%,2种颗粒对氮、磷的去除机制没有明显区别,受碳源影响较小.硝化是限速步骤,好氧条件下颗粒内部反硝化除磷的存在加速了吸磷的进行.细菌凋亡荧光染色结果表明,A、B中AGS的活细菌多位于外层,而死细菌均匀分布.EPS多重荧光染色结果表明,2种AGS中的蛋白质和脂类均分布均匀,不受碳源的影响,但蛋白质数量较多,脂类较少;而多糖(α吡喃葡萄糖、α甘露糖和β-D-吡喃葡萄糖)在不同反应器的AGS中呈现出不同的分布规律,表明其分布及含量与外加碳源有着密切的关系,多糖与AGS的形成、稳定维持具有直接的联系.SEM显示B中球菌较多,而A中以杆菌为主,该结果表明不同的碳源会对好氧颗粒污泥的菌种产生影响,并且与最终的去除效果相关,以丙酸钠+乙酸钠为外加碳源更容易维持稳定的同步脱氮除磷去除效果.     

Fenton氧化去除制药企业活性污泥中AOX的效果研究

用Fenton氧化处理合成制药企业活性污泥混合液,考察了不同Fe~(2+)、H_2O_2投加量和不同反应时间下污泥与上清液中AOX(可吸附有机卤代物)的去除效果,优化了反应条件,探讨了氧化机制.结果表明,Fenton氧化的最佳条件为H_2O_2投加量0.90 mol·L~(-1),Fe~(2+)投加量0.045 mol·L~(-1)[物质的量比为:n(Fe~(2+))∶n(H_2O_2)=1∶20],反应2 h,污泥和上清液中AOX可分别去除70.7%和78.5%.GC-MS分析结果显示,污泥中含有11种有机卤代物,Fenton氧化后有8种不再检出;3种仍有检出,但浓度有所降低,去除率约为40%~50%.与此同时,污泥中对二甲苯、邻苯二甲酸二异丁酯等非有机卤代物类有毒有害有机物也得到有效去除.