高比表面硫脲改性花生壳炭的制备及对四环素和铜的吸附

以硫脲和磷酸为改性剂,通过一步碳化制备了高活性氮硫共掺杂高比表面改性花生壳炭PBC-NS.探讨了改性花生壳炭PBC-NS吸附单一与混合体系中TC/Cu(Ⅱ)吸附特性,并研究了改性对TC/Cu(Ⅱ)吸附的增强作用及机制.结果表明,改性花生壳炭PBC-NS成功引入了砒啶氮、石墨氮、 C—S—C和—SH等氮硫官能团,且改性后比表面积高达1 437 m²·g^-1,比改性前提升了2.6倍.改性花生壳炭PBC-NS对单一体系TC和Cu(Ⅱ)的最大吸附量分别为585mg·g^-1和21.2mg·g^-1,较改性前提升2.6倍和2.7倍;且PBC-NS对混合体系中的TC和Cu(Ⅱ)的饱和吸附量较单一体系提升13mg·g^-1和6.8mg·g^-1.PBC-NS在4次重复使用后对TC和Cu(Ⅱ)的吸附容量仍能达到初始吸附量的66%和70%.等温拟合与现代光谱分析表明,改性使PBC-NS对TC/Cu(Ⅱ)吸附量的大幅提高主要归因于氮硫活性官能位的化学络合和高比表面引起的孔填充共同作用...     

窄孔径含磷棉秆生物质炭的制备及对四环素的吸附机制

以棉秆为生物质原料,磷酸为改性剂,一步碳化制备了兼具高比表面积(1 916 m²·g^-1)和孔体积(1.398 2 mL·g^-1)的窄孔径含磷棉秆生物质炭(CSP),并研究了其对四环素(TC)的吸附行为.结果表明,磷酸改性制备的窄孔径含磷棉秆生物质炭对TC吸附量高达669mg·g^-1,是未改性棉秆炭的43.6倍;红外光谱(FTIR)、 X射线(XPS)和等温吸附研究表明,CSP对TC的高吸附量是表面络合、氢键、孔隙填充和π-π色散等多种吸附力共同作用的结果,其中磷酸改性赋予的高活性磷酸酯类基团(P—O—C)与TC分子间的化学络合作用强且贡献度高,是吸附量显著提升的最关键因素.静态等温吸附与热力学研究结果进一步证实TC在含磷棉秆炭吸附过程中化学吸附起主要作用,吸附过程属于自发的吸热过程.研究结果可为利用棉秆资源定向制备高效吸附TC的高活性磷掺杂生物质炭提供了一种潜在的简便高效途径.     

NH+4对镁改性生物炭除磷效果的影响

为提高人工湿地收割植物利用率并探讨水体中氨氮对镁改性生物炭(magnesium modified biochar,MBC)除磷效果的影响,本文以人工湿地植物芦苇为原料,引入金属镁离子对其改性,制备MBC,并以未改性生物炭(biochar,BC)为对照,通过批量摇床实验,研究了不同氮磷摩尔比(0、5、10)和初始磷浓度(100～500 mg·L-1)条件下,MBC、BC、BC与金属镁离子(BC+Mg~(2+))、Mg~(2+)这4种处理方式对磷酸盐的去除效果.结果表明,4种处理方式对磷的去除量排序为MBCBC+Mg~(2+)≈Mg~(2+) BC,溶液中NH+4的存在促进MBC吸附除磷,氮磷摩尔比越大,初始磷浓度越高,MBC的磷吸附能力越强. XRD图谱分析结果表明,在MBC、BC+Mg~(2+)、Mg~(2+)这3种处理方式中,当氮磷摩尔比为5、10时,NH+4与溶液中的Mg~(2+)和PO3-4发生沉淀反应,生成鸟粪石(MgNH4PO4·6H2O),促进磷的去除.本研究利用人工湿地废弃生物质对富含氨氮和磷酸盐的溶液进行处理,确定了氨氮对水体中磷酸盐去除的促进作用,达到了回收利用、以废治废的目的,为水体富营养化治理提供了新的理论依据和数据支持.     

CMC改性纳米Fe/Cu双金属模拟PRB去除地下水中2,4-二氯苯酚

使用羧甲基纤维素钠（CMC）对纳米零价铁（NZVI）改性,并将铜（Cu）作为复合金属,制得改性纳米Fe/Cu双金属.同时采用模拟反应柱模拟可渗透反应墙（PRB）去除地下水中2,4-二氯苯酚（2,4-DCP）的反应过程.改性前后材料的表征以及沉降实验结果表明,改性后的材料有更强分散性.通过考察污染物浓度、材料投加量、Cu的负载率、pH值、流量等因素对降解2,4-DCP的影响,结果表明：反应过程符合一级动力学模型,较低的pH值与较小的流速以及10%的Cu负载率有利于2,4-DCP脱氯,过多的材料投加量和过高的初始2,4-DCP浓度不利于其脱氯.     

基于HBPs接枝的PVDF膜亲水改性及抗污染性能

在聚偏氟乙烯（PVDF）微滤膜表面接枝超支化聚合物聚乙烯亚胺（HPEI）,并通过环氧丙醇与氨基的开环反应在PVDF膜表面形成高密度的多羟基结构,实现PVDF膜的亲水改性.实验对膜的表面亲水性、抗粘附性能和抗污染性能进行表征,并采用原子力显微镜（AFM）测量膜与污染物探针之间的粘附力以进一步探究改性膜的抗污染机理.实验结果显示,改性后,PVDF膜的接触角从85°减小至42°,润湿时间从20s缩短至10s,表面亲水性显著提高;在静态吸附实验中,改性膜表面粘附的蛋白质和多糖数量明显减少;在动态污染实验中,改性膜的水通量恢复率（FRR）较高,不可逆通量下降率（IFR）较低,说明其较强的抗污染性能.AFM界面粘附力的测试结果表明污染物探针与改性膜面的粘附力较弱,进一步证实改性膜表面丰富的亲水基团以及超支化结构的位阻效应可以有效改善PVDF膜的抗污染性能.     

氯改性活性炭吸附单质铅(Pb0)的机理

利用量子化学中密度泛函方法系统研究氯改性活性炭吸附单质铅（Pb⁰）的机理,明确了氯改性对活性炭吸附Pb⁰的影响,计算得到吸附过程中各个吸附构型的吸附能、重要键长、对应的Mayor键级和铅的Mulliken原子电荷.几何优化选用B3LYP方法结合def2-SVP基组,单点能任务选用PWPB95双杂化泛函结合def2-TZVP基组进行计算.结果表明：对于扶手椅型（armchair）活性炭,氯改性将使活性炭对Pb⁰的吸附能降低74.034kJ/mol;对于锯齿型（zigzag）活性炭,氯改性基本不会改变活性炭对Pb⁰的吸附能力,因此氯改性总体上会减弱活性炭对Pb⁰的吸附作用,但是吸附类型依然为强烈的化学吸附.分别应用电子密度分布和Mayor键级进一步验证纯活性炭和氯改性活性炭对Pb⁰吸附类型,结果与吸附能分析一致.Mayor键级分析表明氯原子通过改变周围碳原子活性影响Pb⁰的吸附,而不是与Pb⁰直接作用.Mulliken原子电荷分析表明铅的原子电荷正相关于活性炭对其的吸附能,铅的原子电荷越大,对应的吸附构型的吸附能越高.此外笔者发现Pb⁰的引入对氯改性活性炭继续吸附Pb⁰有抑制作用.     

废水处理膜分离工艺中膜抗污染技术展望

膜分离技术由于具有优越的分离性能,较小的占地面积和低廉的成本,在废水处理领域具有较好的应用前景。然而,膜污染是制约膜分离技术进一步推广的决定性因素。回顾了近年来有关膜污染控制技术的研究成果,包括错流过滤、脉冲进料,多级膜组合工艺,特别是膜的表面改性方面的研究。提出了一些可行的抗污染策略,如将电泳电渗技术与膜分离工艺结合,可大大提高膜的抗污染性能。该文展望了材料改性方面的最新技术,采用仿生改性,如模仿细胞膜、多巴胺等结构和组分进行改性,制备的膜可以极大延迟膜的报废时限、延长膜的运行周期,是实现高效抗污染分离膜的有效措施和膜材料改良的最理想途径。总之,膜的改性应建立在充分了解膜污染机理和膜界面动力学的基础上,膜改性的成功与否,材料的选择至关重要。     

氮掺杂二氧化钛光催化氧化降解污水中四环素

以氮掺杂二氧化钛(N-TiO_2)作为催化剂,四环素作为目标污染物,以可见光作为光源,研究N-TiO_2在可见光源条件下,光催化氧化降解四环素的效果。当四环素初始浓度为50 mg/L时,在pH=8,催化剂投加量为1. 0 g/L较优的反应条件下,N-TiO_2光催化氧化降解四环素的效率可达到97%以上。研究表明:阴离子对降解过程有抑制作用,但对最终降解效果无显著影响。反应过程中起主要作用的活性基团为光生空穴。     

微波辅助改性稻壳的制备及其对Cd(Ⅱ)的吸附特性

以稻壳为基质,在微波辅助条件下对其进行黄原酸化改性,以期强化其对Cd(Ⅱ)的吸附效果。利用扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)对改性稻壳进行表征。改性稻壳对Cd(Ⅱ)的吸附实验表明:吸附过程符合Langmuir吸附等温线模型和准二级动力学模型,在20 min内可达到对Cd(Ⅱ)的吸附平衡,吸附容量达到150. 95 mg/g。经5次循环再生后,其对镉的吸附容量仍可达到初始值的96. 98%。基于微波辅助制备的黄原酸化改性稻壳原材料来源广、制备时间短、吸附容量高、再生能力强,可用于水体中Cd2+的去除。     

NaOH改性鱼骨粉材料对Cd(II)的吸附

以鱼骨粉（FBM）为原料,利用NaOH处理制备高性能改性鱼骨粉材料（FBM_T）,通过比表面积仪（BET）、X射线衍射仪（XRD）、傅里叶红外光谱（FTIR）、扫描电镜-光电子能谱（SEM-EDS）、透射电镜（TEM）等手段对吸附前后材料形貌、孔结构、功能基团进行表征分析.结果表明,与FBM相比,FBM_T出现一定数目中孔和大孔,具备了高孔容和平均孔径,分别增加68.57%和24.69%.FBM_T材料表面-OH、C=O和PO₄^3-等官能团含量增加,显示出一定的缓冲性能.FBM和FBM_T对Cd（Ⅱ）的吸附经历快速的分配和慢速的吸附两个阶段,符合准二级动力学模型,相关系数R²分别达到0.8635及0.9480.Langmuir模型较好地拟合FBM和FBM_T对Cd（Ⅱ）的等温吸附过程,对Cd（Ⅱ）饱和吸附量由改性前的9.28mg/g增至改性后的22.47mg/g,对应的吸附强度K_F值也随之增加.分离因子0 < R_L < 1表明Cd（Ⅱ）的去除过程为有利吸附.功能材料与Cd（Ⅱ）的作用机理主要包括阳离子专性吸附、静电吸附、离子交换、表面络合及沉淀作用.以上研究为鱼骨粉修复Cd污染提供一种经济有效的方法.