水热制生物炭对含Cr(Ⅵ)废水吸附特性的研究

用废弃生物质制备生物炭以期提供处理含重金属废水的低成本、环境友好的材料。实验探讨了生物质炭的制备及生物质炭处理含Cr(Ⅵ)废水的影响因素。结果表明,相同的制备条件下,玉米芯生物炭的吸附效果优于松子壳生物炭。对于200mL50mg/L的含Cr(Ⅵ)废水,当pH=2,转速为100r/min时,室温下0.2g生物质炭在10min内对Cr(Ⅵ)的吸附率可达99.20%。吸附反应较好地符合拟二级动力学。在功率为800W的定频微波中对吸附后的样品进行解吸,30min后样品中基本不存在Cr(Ⅵ)。     

改性香蕉皮吸附剂对六价铬的吸附

采用改性香蕉皮吸附剂对含六价铬废水进行吸附处理,考察了吸附条件对改性香蕉皮吸附剂吸附六价铬的影响,初步探讨了其吸附机理。试验结果表明,改性香蕉皮对六价铬吸附的最佳条件是:吸附剂粒径为90目,投加量为1.8 mg/L,废水pH值为3,六价铬初始质量浓度约为5 mg/L,振荡时间为40 min,振荡速率为150r/min,在此条件下改性香蕉皮对六价铬的吸附率为91.5%,处理后废水中的残余六价铬浓度小于GB 8978—1996《污水综合排放标准》中第一类污染物的允许排放浓度。改性香蕉皮对六价铬的吸附机理与亨利吸附等温式能较好地拟合。     

Characteristics of Amine Surfactant Modified Peanut Shell and Its Sorption Property for Cr（VI）

Modified peanut shell （MPS） was prepared by amination reaction with peanut shell （PS） as the starting material The sorption of Cr（VI） oxyanions on MPS in static and column tests were investigated. In addition, the sorption isotherm and kinetic models were applied to confirm the sorption capacity and the sorption mechanisms. BET surface area anysis showed the physicochemical characterist!cs of the samples. The results of zeta potential,Fourier transform infrared （FT-IR） and Raman spectra analysis illustrated that chemical adsorption and ion exi change are the potential sorption mechanism. The static sorption test showed that the maximum sorption capacity （qm） of MPS for Cr（VI） increased with temperature, which indicated that the Cr（VI） sorption rocess was endothermic. The saturated sorption capacity of Cr（VI） in the colunm sorption test was 138.34 mg.g-1, which accounted for 93.9% of the qmax at 25 ℃. The regeneration capacity of MPS was evaluated using HC1 solution as an eluent. The high regeneration efficiency （82.6%） validated the dominance of the ion exchange mechanism in the Cr（VI） sorption process with C1ions displacing Cr（VI） oxyanion on MPS. The Langmuir isotherm model showed a higher correlation coefficient than the other adsorption isotherm models. And in the kinetic study, a pseudo-second-order model fit the data best.     

氯化锌造孔壳炭对Cr(Ⅵ)的吸附研究

采用氯化锌浸渍活化法制备了氯化锌造孔壳炭,研究了其对废水中Cr(Ⅵ)的吸附效果,并采用SEM、FTIR和BET等方法对改性壳炭的结构进行了表征。结果表明,处理初始Cr(Ⅵ)质量浓度为20 mg/L的水样,当温度为25℃,改性壳炭投加量为0.5 g,pH为2.0,吸附时间为180 min时,Cr(Ⅵ)去除率为98.8%,最大Cr(Ⅵ)吸附量为11.284 mg/g。拟合结果显示,Langmuir等温吸附方程可以较好地拟合改性壳炭对Cr(Ⅵ)的吸附过程,该动态吸附平衡遵循拟二级动力学方程。     

酵母菌对电镀废水中Cr(Ⅵ)的去除研究

研究了pH、时间、温度、干扰离子等对酵母菌吸附电镀废水中Cr(Ⅵ)的影响,并对其等温吸附过程及动力学和热力学参数进行了分析和探讨。结果表明,以灭活酵母菌作为生物吸附剂时,溶液中干扰离子的存在会降低吸附剂的吸附效率,一定范围内温度越高吸附效果越好,吸附时间为960 min时吸附达到平衡,吸附效果最佳的溶液pH值为2,吸附剂的吸附过程遵循准二级动力学模型。对电镀废水进行Cr(Ⅵ)吸附试验,发现Cr(Ⅵ)的吸附率可以达到71.71%~76.86%。     

污泥基生物炭处理酸性含U(Ⅵ)废水的效能与机理

通过城市污泥（SS）慢速热解制备污泥基生物炭（SSB），并研究初始pH、投加量、共存离子、吸附时间和温度等因素对SSB去除U(Ⅵ)的影响，探讨吸附动力学和吸附等温线特征。通过元素分析、扫描电镜（SEM）、傅里叶红外光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）和X射线光电子能谱（XPS）分析U(Ⅵ)吸附去除的机理。结果表明SSB去除U(Ⅵ)的适宜条件为：pH=3、投加量1 g/L、吸附时间240 min；在此条件下，在温度30℃时最大吸附量为34.51 mg/g。吸附动力学符合拟二级动力学模型；Langmuir吸附等温模型能更好描述生物炭对U(Ⅵ)的吸附行为。U(Ⅵ)吸附去除机理主要包括静电作用，与Si—O—Si的n-π相互作用，与羟基（—OH）、羧基（—COOH）的配位络合。通过5次吸附-解吸试验发现，U(Ⅵ)去除率和SSB再生率均在80%以上。本研究表明污泥基生物炭具备处理与修复酸性含U(Ⅵ)废水污染的潜力。     

Cleaning Water Contaminated with Heavy Metal Ions Using Pyrolyzed Biochar Adsorbents

The extraction of pollutants from water using activated biochar materials is a low cost, sustainable approach for providing safe water in developing countries. The adsorption of copper ions, Cu(II), onto pyrolyzed and activated dried banana peel was studied and compared with the adsorption of copper ions onto a commercial activated carbon, F-400. Both the physical and chemical properties of the banana peel and activated carbon were measured. Pyrolysis of dried banana peels resulted in the formation of a large, porous surface area adsorbent with strongly negative surface charges.

Screening studies, which were designed to evaluate the effect of the mass of the adsorbent, pH of the solution, tumbling time, and initial Cu(II) concentration were conducted for each adsorbent. Equilibrium adsorption data were also analyzed, and the Freundlich isotherm resulted in a better fit than the Langmuir isotherm. The degree of favorability of adsorption of Cu(II) ions and adsorption capacity were 1.25 and 351.1 mg/g for pyrolyzed banana peel, respectively. The sorption kinetics fit a pseudo-second order equation. The mechanism of adsorption of metal ions on pyrolyzed banana peel followed ion exchange and electrostatic interactions resulting in the complexation of adsorbed ions.     

生物炭吸附溶液中Pb2+的定性及定量研究

由木质纤维素类生物质经过热解制得的生物炭能够高效地吸附污水中的重金属离子,将其作为Pb²⁺吸附剂,具有广阔的应用前景。本文以松木与大豆秸秆为原料,分别在400、600、800℃下制备了生物炭,考察了其理化特性与吸附性能之间的关系,并对各吸附机制的相对贡献进行了定性及定量分析。研究结果表明：大豆秸秆生物炭的吸附性能(最大吸附容量分别为209.35、180.62和226.64 mg·g^-1)远优于松木生物炭的(4.62、12.02和23.47 mg·g^-1)。6种生物炭对Pb²⁺的吸附过程都符合Langmuir模型和拟二级动力学模型,以化学吸附为主,受物理微观结构的影响较小。阳离子交换在生物炭吸附Pb²⁺过程中占据重要作用,其中Ca²⁺的交换能力最强。Pb²⁺在生物炭表面的矿物沉淀主要为水白铅矿和碳酸铅。矿物质沉淀(贡献占比21.9%～76.8%)和阳离子交换(18.1%～72.5%)是大豆秸秆炭和松木炭对Pb²⁺的...     

羧甲基化壳聚糖修饰磁性硅粒子去除Cr(Ⅵ)离子

先通过硅酸钠水解在磁性Fe3O4纳米粒子表面包覆二氧化硅,制得磁性硅粒子(Fe3O4@SiO2);然后再通过碳二亚胺活化接枝法在Fe3O4@SiO2纳米粒子表面接枝高脱乙酰度羧甲基化壳聚糖(CMC),制备了一种新型磁性纳米吸附剂(Fe3O4@SiO2@CMC)。通过透射电镜(TEM)、红外光谱(IR)、X射线衍射(XRD)以及振动样品磁强计(VSM)对其进行了表征,着重研究了其对水中Cr(Ⅵ)离子的吸附性能。结果表明:溶液的pH值能显著影响吸附剂对Cr(Ⅵ)离子的吸附效果,pH值为2时效果最佳。结合相应pH值下Cr(Ⅵ)的形态分布,探讨了这种新型材料对Cr(Ⅵ)的吸附机理。结果表明:其吸附机理及吸附容量与Cr(Ⅵ)的离子形式有关,吸附过程以离子交换与静电引力为主。吸附平衡数据分别采用了Langmuir和Freundlich方程进行拟合。结果表明,等温吸附数据更符合Langmuir模型,T=298 K、pH=2、V=5 mL时,吸附剂的饱和吸附容量qm=86.96 mg/g,吸附常数为0.0174 L/mg。     

不同热解温度生物炭对溶液中镉的吸附性能研究

以玉米秸秆、枫杨树枝、花生壳为生物质材料,分别在450、550、650℃下,对3种生物质材料进行厌氧热解制备了9种生物炭,对溶液中的Cd2+进行吸附试验,研究了pH、生物炭投加量、吸附时间和Cd2+初始质量浓度对Cd2+吸附效果的影响。结果表明,吸附过程与Langmuir、Freundlich和准一级动力学方程拟合的相关性较好。pH对吸附的影响较大,吸附率与生物炭的投加量呈正比,650℃制备的3种生物炭的吸附能力更强,花生壳生物炭对溶液中的Cd2+具有更好的吸附能力。     

Physico-chemical study of dew melon peel biochar for chromium attenuation from simulated and actual wastewaters

This work introduces a biochar as novel adsorbent prepared from the dew melon peel by pyrolysis method, and demonstrates its potential for eliminating Cr(VI) from simulated and actual wastewaters. The dew melon peel biochar (DPB) was characterized by several techniques and methodologies such as, BET, SEM, FTIR, Boehm titration, ultimate analysis, and pHzpc. DPB is a microporous material with the BET specific surface area of 196 m²/g. The effects of different parameters including pH, amount of adsorbent, Cr(VI) concentration, and mixing time on the removal of Cr(VI) from wastewater were studied. Maximum adsorption (98.6%) was observed at pH 6 and 100 mg/L metal concentration. The equilibrium adsorption was analyzed by Langmuir, Freundlich, Temkin, and Dubinin-Radushkevich isotherms. Kinetic data were evaluated by pseudo-first order, pseudo-second order, intraparticle diffusion, film diffusion (Boyd), Elovich, and Avrami models. The kinetic data were best fitted to the pseudo-second order model. The Langmuir isotherm model gives the better correlation to predict the adsorption equilibrium, with a maximum adsorption capacity of 198.7 mg/g. The thermodynamic parameters showed that the adsorption of Cr(VI) was endothermic and spontaneous. Competition between the co-existing ions of Cl^?, NO ₃ ^? , SO ₄ ^2? , PO ₄ ^3? , and HCO ₃ ^? on the adsorption process was studied. The efficacy of DPB was successfully examined by analyzing the removal of Cr(VI) from two industrial wastewaters. The results indicate that DPB is promising as an effective and economical adsorbent for Cr(VI) ions removal and could be repeatedly used with no significant loss of adsorption efficiency.     

载铁氧化石墨烯壳聚糖对水中Cr(Ⅵ)的吸附研究

采用加热蒸发法制备了载铁氧化石墨烯壳聚糖(Fe-GOCS)复合球,对合成材料进行了表征,研究其对吸附Cr(Ⅵ)的影响因素。结果表明,随pH的降低,Fe-GOCS对Cr(Ⅵ)的吸附量增加。准1级动力学模型可用于描述0~10 h对Cr(Ⅵ)的吸附动力学过程,而10~45 h阶段对Cr(Ⅵ)的吸附符合准2级动力学方程。随环境温度的升高,FeGOCS对Cr(Ⅵ)吸附容量变大,吸附过程为自发的吸热反应,并符合Sips和Langmuir吸附等温线模型,对Cr(Ⅵ)的最大吸附量可达141.5 mg/g。材料经过5次吸附-解吸附后,对Cr(Ⅵ)的平衡吸附容量仍有77.2 mg/g。傅立叶红外光谱和X射线衍射仪证明Fe-GOCS上的-NH——2和负载的铁氧化物参与了Cr(VI)的吸附。     

弱碱性树脂对Cr(Ⅵ)的吸附-解吸性能研究

以D301弱碱性阴离子树脂作为吸附剂,研究其对废水中Cr(Ⅵ)的吸附-解吸性能。考察了吸附时间、吸附温度及pH对吸附效果的影响,考察解吸剂的加入量及解吸时间对解吸效果的影响。结果表明,在pH=2的酸性环境下,有利于Cr(Ⅵ)的吸附,在6 h吸附达到平衡,吸附等温线符合Langmiur吸附模型。采用质量分数为3%的NaOH,解吸时间为30 min时解吸效果最佳,解吸率达到97.59%,3次吸附-解吸实验表明,树脂能够较好地吸附Cr(Ⅵ)。     

核桃壳水热炭对六价铬的吸附特性

以核桃壳为前体采用水热炭化法制备水热炭,利用低温液氮物理吸附仪和傅里叶变换红外光谱仪测定水热炭的孔结构和表面官能团;实验研究其对液相中Cr(Ⅵ)的吸附特性,考察吸附剂加入量、Cr(Ⅵ)初始浓度、pH值、吸附时间等因素对吸附效果的影响。结果表明,水热炭的孔径分布范围较宽,表面含氧官能团丰富,能够很好地吸附溶液中的六价铬;溶液pH值对Cr(Ⅵ)的脱除影响很大,pH值呈酸性时吸附效果较好,pH值为2时脱除率达98.85%.当反应温度35℃、Cr(Ⅵ)初始浓度50mg/L、水热炭投加量为16g/L、pH值为6、吸附时间为100min时,Cr(Ⅵ)离子的去除率可达98%以上。核桃壳水热炭对Cr(Ⅵ)具有良好的吸附能力,吸附过程符合准二级吸附动力学模型,可用Freundlich吸附等温模型来描述,吸附等温线的线性相关性显著。     

人工合成水铁矿对水中六价铬的吸附特征研究

利用人工合成的水铁矿对水中的铬(Ⅵ)进行吸附研究,考察了吸附时间、吸附剂用量、离子强度等对吸附效果的影响。结果表明,在室温条件下,水铁矿吸附Cr(Ⅵ)达到吸附平衡用时约120 min,吸附剂水铁矿的最佳投加量为2 g/L;在p H为2~4、离子强度为0.01~0.02 mol/L时,Cr(Ⅵ)的去除率较高。水铁矿吸附Cr(Ⅵ)的动力学过程可用准二级动力学方程描述,而吸附平衡过程符合Freundlich等温吸附模型。     

甲壳素/聚乙烯亚胺复合物对水溶液中Cr(Ⅵ)的吸附

均相条件下,通过环氧氯丙烷将聚乙烯亚胺（PEI）接枝于甲壳素（CT）分子上,制备CT基Cr （Ⅵ）生物吸附剂（CTP）。采用FT-IR、XRD、SEM、EDS和Zeta电位表征CTP的结构与形貌。考察了溶液的pH、吸附时间、Cr （Ⅵ）的初始浓度、处理温度和共存离子对吸附的影响。结果表明,PEI与CT质量比为4：1的条件下所制备的CTP₄,在pH为2.0和温度为25℃的条件下,根据Langmuir模型计算的最大吸附量为330.4 mg·g^–1;吸附过程经过约60 min达到平衡,符合准二级动力学模型,是一个自发、吸热的过程;CTP₄可重复使用,经过6次吸附-解吸循环后,其吸附量保持初次吸附量的89.5%。     

三氯化铁改性膨润土对铬（Ⅵ）的吸附性能研究

通过几种不同金属盐改性的膨润土对模拟含Cr（Ⅵ）废水进行吸附实验,最终得出三氯化铁改性膨润土对cr（VI）的吸附效果最好,并着重研究了三氯化铁改性膨润土去除模拟水样中重金属离子Cr（Ⅵ）的适宜条件。结果表明,当改性膨润土用量为12g·L^-1,pH值为3～5,振荡吸附时间30min,溶液温度25％,起始Cr（Ⅵ）浓度≤20mg／L时,有机膨润土对Cr（Ⅵ）废水的去除率超过95％。     

零价铁、铜改性生物炭及其对Cr(Ⅵ)吸附性能的影响

针对纳米零价铁（nanoscale zero valent iron，nZVI）易团聚的特性，本文用鸡骨生物炭（BC）作载体，制备出生物炭-零价铁（Fe-BC）去除Cr(Ⅵ)，并与铜改性的生物炭-零价铁（Fe-Cu-BC）和BC对Cr(Ⅵ)的吸附性能进行了对比。通过扫描电镜（SEM）和能谱仪（EDS）、X射线衍射（XRD）、N₂吸脱附等温线和傅里叶红外光谱（FTIR）对材料表面形貌及结构性质进行分析，同时考察了溶液pH、接触时间等条件对吸附剂吸附容量的影响，通过吸附动力学和吸附等温线分析了吸附特性。结果表明，在pH=2的条件下去除Cr(Ⅵ)效果较好；吸附平衡遵从Langmuir吸附等温式；吸附动力学符合准二级动力学方程。Fe-BC材料吸附水体污染物后可用磁分离技术加以回收。Fe-Cu-BC缩短了对Cr(Ⅵ)的吸附平衡时间。制备出的吸附剂对Cr(Ⅵ)的理论最大吸附量顺序为 Fe-BC>Fe-Cu-BC>BC；同时， Fe-BC吸附量为153.60mg/g，对比于先前报道的nZVI对Cr(Ⅵ)的吸附容量85mg/g左右，有了很大的提升，说明BC作载体成功解决了nZVI易团聚的缺点，拓展了实际应用。     

风化煤吸附水中Cr(Ⅵ)的研究

以景泰风化煤作吸附剂,常温下对水溶液中的Cr(Ⅵ)进行了吸附实验研究,探讨了吸附动力学、吸附平衡、pH的影响和吸附机理。结果表明,普通风化煤和活化风化煤对Cr(Ⅵ)有良好的吸附和还原作用,吸附表现出Langmu ir特征,在pH≤2.0时吸附率大于98%。     

响应面法优化粉末活性炭去除水中的Cr(Ⅵ)

研究了粉末活性炭(PAC)吸附去除水溶液中的Cr(Ⅵ),利用基于单因素实验的响应面法优化了Cr(Ⅵ)的去除条件。结果表明,模型能很好地拟合实验数据。当Cr(Ⅵ)初始质量浓度为50 mg/L时,由响应面法得到的Cr(Ⅵ)最佳去除条件是:pH=3、吸附时间为21.56 min、PAC投加质量浓度为2.40 g/L,相应的Cr(Ⅵ)的去除率为86.00%。实验值和预测值的相对偏差仅为1.07%,证实模型合理可行。