花生壳生物炭–黏土吸附水中的Cr(Ⅵ)（英文）

重金属铬的污染会严重威胁到土壤和水体的环境安全,而水中的六价铬化合物则具有很强的迁移性、富集性和氧化性等特性,更具有危害性且难以处理。吸附法是一种能简单、高效地处理含重金属污水的处理技术。在磁力搅拌条件下采用花生壳生物炭分别与高岭土和膨润土混合制备而成两种生物炭–黏土材料,并分别对这两种生物炭–黏土的表面特性进行表征。结果发现所选用的两种黏土均能不规则地负载在生物炭的表面。吸附实验结果显示,生物炭–高岭土(Biochar@Kaolin)吸附铬(Ⅵ)的能力显著高于生物炭–膨润土(Biochar@Bentonite)。从吸附动力学方程的分析可以看出,合成的两种生物炭负载黏土吸附水中的铬(Ⅵ)均符合伪二级动力学方程。从吸附等温线分析中可以得到,Biochar@Bentonite吸附铬(Ⅵ)的过程符合Langmuir模型,而Biochar@Kaolin吸附铬(Ⅵ)的过程符合Freundlich模型。研究结果显示,采用生物炭–黏土的复合材料修复环境中的重金属污染具有广阔的应用前景。     

生物炭-膨润土共改性及其铅离子吸附与稳定化研究

重金属污染具有高毒性、持久存留和生物积累等特性, 严重危害人体健康和生态安全。本研究通过氯化钙对玉米芯残渣和膨润土混合物进行碱改性, 在无氧条件下高温煅烧制备了一种碱改性生物炭-膨润土复合物(CaO-Bent-CB)。该复合物的比表面积高, 达到441.1 m²/g, 明显高于直接煅烧制备的生物碳(132.7 m²/g)和碱改性生物炭(177.2 m²/g)。进一步评价了该复合物对水中铅离子吸附性能, 结果表明在水中铅离子浓度为120 mg/L, 膨润土与玉米芯残渣质量比为1:5, 用量为1 g/L条件下, 吸附6 h后铅离子去除率达98%, 吸附量为109.6 mg/g, 均高于生物炭(13.4 mg/g)、膨润土(72.9 mg/g)和碱改性生物炭(86.9 mg/g)。此外, 采用CaO-Bent-CB对铅离子污染土壤进行稳定化处理, 当土壤中铅离子浓度为2200 mg/kg, CaO-Bent-CB用量为土壤干重的8%时, 在pH=3.2的硫酸-硝酸浸提液中浸出12 h, 酸浸出铅离子浓度低至4.5 mg/L, 低于危险废物鉴别标准值(5 mg/L)。上述研究结果表明这种生物炭-膨润土共改性复合物在重金属污染水体和土壤修复中具有很好的应用前景。     

PEI功能化多孔生物炭对水中V(Ⅴ)的吸附研究

针对水体钒污染现象,以经磷酸浸渍的马缨丹为原料制备多孔生物炭后负载聚乙烯亚胺(PEI),得到PEI功能化多孔生物炭(PBC)。采用BET、扫描电镜(SEM)、EDS能谱和红外光谱(FT-IR)进行表征,并探究其对水中钒离子[V(Ⅴ)]的吸附。结果表明：PBC具有丰富的孔隙结构及表面官能团,比表面积和孔容分别为原始炭(LBC)的5.87倍和12.33倍;PBC和LBC对V(Ⅴ)的饱和吸附量分别为147.47mg/g和4.98mg/g; PBC对V(Ⅴ)的吸附行为符合Langmuir模型和拟二级动力学模型,可选择性高效吸附水中V(Ⅴ)并循环再生利用。PBC对V(Ⅴ)的吸附机理以静电作用、多孔吸附、络合及还原作用为主。     

龙葵生物炭的制备及对重金属镉的吸附研究

以修复土壤重金属污染的植物龙葵为原料制备生物炭,利用龙葵生物炭吸附去除含有重金属Cd~(2+)的污水,对龙葵生物炭颗粒参数以及其吸附Cd~(2+)的条件进行分析。结果表明:用氢氧化钠去脂、稀硝酸活化、550℃煅烧1h制备的龙葵生物炭颗粒较小,分布较均匀。龙葵生物炭吸附Cd~(2+)的最佳条件为:pH=6、生物炭用量0.1g、溶液体积为40mL、吸附平衡时间180min。龙葵生物炭对Cd~(2+)的吸附过程符合Freundlich和Langmuir等温吸附模型。     

QCS/TBT有机/无机杂化膜对Cr(Ⅵ)的吸附动力学和热力学

以季铵化壳聚糖(QCS)为主体膜材料,钛酸正丁酯(TBT)为无机前躯体通过溶胶-凝胶法制备了吸附除Cr(VI)吸附杂化膜,考察了该杂化膜对Cr(VI)的吸附效果,并对吸附过程进行了动力学、热力学的数学拟合。结果表明:Cr(VI)的最佳吸附条件是pH=3,吸附时间为3.5h,吸附动力学行为符合二级动力学速率方程模型;热力学吸附过程符合Freundlich等温方程,焓变△H、熵变△S和吉布斯自由能△G的计算结果表明:杂化膜对Cr(VI)的吸附是自发的吸热过程。     

改性膨润土对水溶液中草甘膦的吸附研究

分别用硫酸和十六烷基三甲基溴化胺（CTMAB）制备酸改性膨润土和有机改性膨润土,系统地研究了这两种改性膨润土对水溶液中草甘膦的吸附行为。结果表明：两种改性土都在碱性条件下吸附效果较好,草甘膦在酸改性膨润土上的吸附主要与表面羟基有关,在CTMAB改性膨润土上的吸附是分配机理起主要作用。草甘膦在酸改性膨润土上的吸附满足Langmuir吸附模型,吸附过程符合伪二级动力学方程,对CTMAB改性膨润土更满足Fkundlich吸附模型,吸附过程符合伪一级动力学方程。     

蛭石、蒙脱石和膨润土对Cr~(6+)吸附的差异效应与机理

以蛭石、蒙脱石和膨润土为吸附剂,采用静态吸附试验研究3种黏土矿物对Cr~(6+)的吸附影响因素及规律、最佳吸附条件和吸附行为特性,并采用红外线光谱、扫描电镜、能谱和X射线衍射对3种黏土矿物的活性基团构成、微观形貌和化学元素组成等进行表征与分析。结果表明,3种黏土矿物对Cr~(6+)的吸附基本在60 min内达到平衡,在p H为5.0时有较好的吸附效果。蛭石、沸石和膨润土对Cr~(6+)的吸附过程更符合二级反应动力学,以Langmuir方程拟合得到理论最大吸附量分别为19.959、8.3963、15.432 mg·g~(-1),正交实验结果表明,在吸附剂的质量浓度为1.0 g·L~(-1),吸附质质量浓度为300 mg·L~(-1),p H为5.0,温度为25℃,时间为120 min的条件下,3种黏土矿物的吸附量达到最大,其中蛭石对Cr~(6+)的吸附效果最好。     

新型双子表面活性剂改性膨润土对苯酚的吸附特性

使用新型Gemini表面活性剂C12-3-C12·2Br(BDP)和C12-3(OH)-C12·2Cl(BDHP)制备了两种有机膨润土BDP-Bt和BDHP-Bt,并通过FT-IR、XRD表征了其微观结构,探究了两种有机膨润土对苯酚的吸附特性。结果表明:随着p H值的增大,两种有机膨润土对苯酚的吸附效果提高;两者对苯酚的吸附符合拟二级动力学模型;吸附曲线符合Langumir吸附;有机膨润土BDHP-Bt对苯酚的吸附效果优于BDP-Bt,从分子设计角度提出了一种制备有机膨润土新思路;BDP-Bt和BDHP-Bt对苯酚的吸附热和吉布斯自由能都为负值,表明这两种有机膨润土对苯酚的吸附为自发的放热过程。     

SA-g-P(AA-co-AMPS)/KL对罗丹明6G的吸附性能研究

研究了海藻酸钠接枝聚丙烯酸2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸/高岭土(SA-g-P(AA-co-AMPS)/KL)复合树脂对罗丹明6G染液的吸附性能。探讨了染料初始浓度、吸附时间、pH值对吸附性能的影响,并对吸附结果进行热力学和动力学拟合。结果表明,复合树脂对罗丹明6G在实验条件下的最大吸附量为710 mg/g,吸附过程是自发的,且同时符合Freudlich方程和Redlich-Peterson方程,动力学符合拟二级动力学方程。     

金属负载型生物炭材料在废水治理中的应用进展

有机物污染和重金属污染给生态环境和人类健康带来极大危害,成为人们最关注的环境问题之一,吸附是去除水体中污染物的有效方式。生物炭材料是一种含碳有机物在无氧环境下高温炭化制备的功能材料,具有比表面积大、孔隙率高、性能稳定、绿色环保等优点。近年来,金属负载型生物炭材料对有机物催化降解和重金属离子吸附,均表现出较好的应用潜力,可用于有机物和重金属离子污染废水的治理。综述了金属负载型生物炭材料在有机污染物和重金属离子废水治理中的应用新进展,并探讨了金属负载型生物炭材料的发展趋势。     

炭化米糠经臭氧活化制备活性炭及其去除Cr(Ⅵ)离子（英文）

以臭氧为活化剂,炭化的米糠为原料制备出活性炭。采用氮吸附、SEM-EDAX和FT-IR对样品进行表征。活性炭的比表面积由活化前的20 m2/g增加到380 m2/g。在臭氧活化过程中,吸附在炭材料上的二氧化硅变疏松,从而导致碳逸出。臭氧同时以氧分子和原子形式存在于炭表面。氧原子,作为强氧化剂,将炭表面氧化成酸性官能团如羧基、酮基和酚基。采用该活性炭吸附Cr(VI)离子,Cr(VI)离子的最大去除率(94%)的条件为:p H值2.0、浓度100 mg/L、吸附量0.2 g,时间2.5 h及转速300 r/min。采用吸附平衡和动力学模型探讨吸附机理,结果表明,吸附等温线符合Freundlich方程,吸附速率符合准二级动力学方程。吸附是自发的放热反应,可能与Na OH脱落而恢复Cr和碳有关。     

有机-无机复合材料在水中重金属吸附领域的研究进展

水中重金属的处理方法多样如物理化学法、化学沉淀法和生物净化法等,其中吸附法因其材料来源广、操作简单、成本低等优点得到了广泛应用,而吸附材料是吸附法处理水中重金属污染的核心要素.详细表述了重金属吸附材料的分类和研究进展,尤其是以某种方式结合而成的新型有机-无机复合材料;阐述了有机-无机复合材料在重金属吸附方面的应用前景,...     

稻草生物炭对铕的吸附行为及机理研究

以农业残留物为原料制备的生物炭被广泛应用于去除重金属, 这对于环境保护具有双重意义。本研究以稻草为原料制备了生物炭, 通过系列静态实验和光谱技术研究其对重金属铕(Eu)的吸附行为及机理。研究发现溶液pH显著影响生物炭对Eu(III)的吸附量, 但不改变吸附反应时间; 腐殖酸/富里酸(HA/FA)在pH<7.0的溶液中能促进生物炭对Eu(III)的吸附, 而在pH>7.0的溶液中则抑制Eu(III)的吸附; 吸附过程主要涉及共沉淀或内表面络合机制; 该吸附属于化学吸附, 且吸附速率受内颗粒扩散过程的限制。此外, Freundlich模型对该吸附拟合最好, Langmuir模型显示稻草生物炭对Eu(III)的最大吸附量为40.717 mg/kg, 这可能与生物炭的层状结构和丰富的官能团有关; 热力学分析表明该吸附是自发的吸热过程。这些发现有利于评估稻草生物炭在去除水中重金属方面潜在的应用价值。     

修饰环糊精去除水溶液中金属离子Zn(Ⅱ)及Cr(Ⅲ)的研究

研究均苯四甲酸酐修饰β——环糊精微球去除水中重金属离子Zn(Ⅱ)及Cr(Ⅲ)的吸附性能。讨论吸附时间,金属离子浓度对吸附的影响。实验结果表明,当环糊精微球表面被酸酐修饰从而引入大量的羧酸根后,吸附剂对金属离子的吸附性能大大的提高。金属离子吸附动力学拟合结果显示,两种金属在修饰微球上的吸附皆符合准二级动力学方程。用Langmuir及Freundlich方程对吸附等温线进行拟合,前者拟合效果较好(R20.99),表明金属离子是以单分子形式吸附。     

高粱秸秆生物炭对Cr(Ⅵ)的吸附热力学与动力学研究

利用Langmuir和Freundlich等温方程、准一级及准二级动力学方程对实验数据进行拟合分析,研究了高粱秸秆生物炭(SSB)对水溶液中Cr(Ⅵ)的吸附热力学与动力学行为。结果表明:SSB对Cr(Ⅵ)的等温吸附规律可用Langmuir吸附等温方程描述,吸附过程较好的符合准一级动力学方程。吸附过程的ΔG00、ΔH00,且仅为13.874kJ/mol,ΔS00,说明SSB对Cr(Ⅵ)的吸附是以物理吸附为主的自发吸热过程。     

薰衣草提取液绿色合成生物炭负载纳米零价铁去除水中亚甲基蓝的研究

以薰衣草提取液为还原剂，白酒废水污泥生物炭(WSB)为载体，采用绿色合成法制备了生物炭负载纳米零价铁复合材料(nZVI@WSB),并将其用于亚甲基蓝(MB)废水的处理，利用扫描电子显微镜-能谱(SEM-EDS)、透射电镜(TEM)、全自动比表面及孔隙度分析仪(BET)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线衍射图谱(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)等手段对nZVI@WSB进行了表征，并考察了其对MB的吸附性能。结果表明：nZVI@WSB的比表面积和孔容增大、稳定性和反应活性增强。在投加量1.0g/L和不调节溶液初始pH的反应体系中，MB的去除率随着初始浓度的增加而升高，而升温也有利于MB的去除。nZVI@WSB对MB的吸附过程分别符合准二级动力学方程、Langmuir和Redlich-Peterson等温方程。热力学研究表明，nZVI@WSB吸附MB是自发、熵增的吸热过程。     

改性浒苔生物炭吸附水溶液体系中的Cd2+

本研究运用NaOH浸渍法和合成硅源方法,采用NaOH和TMT-102(一种商用重金属捕捉剂)改性浒苔生物炭,研究两种改性产物NaOH-BC和TMT-BC的Cd2+吸附效果.采用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)、Brunauer-Emmett-Teller法(BET)测定比表面积等手段进行表征,探究了吸附时间、初始Cd2+浓度、吸附剂投加量、初始溶液pH值、吸附温度、共存离子等因素对改性生物炭的Cd2+吸附影响.结果显示未改性的生物炭表面光滑,NaOH-BC表面未见有明显的腐蚀痕迹,TMT-BC表面呈密集雪花状,且吸附后的两种改性生物炭比表面积相对于吸附前减小;改性和吸附处理后,生物炭的衍射峰位置发生了变化;改性浒苔生物炭的吸附属于均匀的单层化学吸附;在吸附300 min,初始Cd2+浓度为15 mg·L-1,初始溶液pH值为6、吸附剂用量为0.8 g·L-1的条件下,上述两种改性生物炭对Cd2+的最大吸附量分别为1.21和7.23 mg·g-1.TMT-102负载改性法可有效提高浒苔生物炭吸附Cd2+效果.     

制备方法对氧化石墨烯氧化程度及对Th(IV)、U(VI)吸附的影响

采用Hummers方法、优化Hummers方法及改进Hummers方法合成氧化石墨烯, 并通过FT-IR、TGA、XRD、XPS、SEM以及元素分析等手段对制备产物进行了表征。结果表明, 利用优化Hummers方法制备得到的氧化石墨烯具有较高的氧化程度。三种产物对Th(IV)、U(VI)的等温吸附实验结果表明, 采用优化Hummers方法制备的氧化石墨烯对Th(IV)的最大吸附量为192.3 mg/g, 相比于Hummers方法制备产物的吸附能力提高了38.5%; 对U(VI)的最大吸附量为156.2 mg/g, 吸附能力提高了28.1%, 三种样品对Th(IV)、U(VI)的吸附都更加符合Langmuir等温吸附模型。此外, 考察了优化Hummers方法制备的氧化石墨烯吸附Th(IV)、U(VI)的动力学和热力学参数, 证实氧化石墨烯吸附Th(IV)、U(VI)符合准二级动力学方程, 是自发吸热行为。     

不同原料烘焙炭的理化特性及对亚甲基蓝的吸附性能

选择四种生物质为原料,经300℃热裂解制成生物质烘焙炭,研究生物烘焙炭理化特性对亚甲基蓝的吸附特性以及动力学、热力学特性,分析了pH值、吸附时间、溶液初始质量浓度、生物质投加量对吸附效果的影响。同时对吸附动力学以及吸附机制进行研究。结果表明:生物质烘焙炭对亚甲基蓝的吸附约60 min即达平衡;适宜pH值为8～12,平衡吸附量随着初始浓度的增加而增加。四种生物质烘焙炭对亚甲基蓝的等温吸附均可用Langmuir方程和Frcundlich方程拟合,木粉烘焙炭属于单分子层吸附,而壳类生物质烘焙炭以多分子层吸附为主,吸附过程符合准二级动力学方程,即以化学吸附为主,吸附过程由膜扩散和颗粒内扩散共同控制,颗粒内扩散为主要吸附速率控制步骤,吸附过程为吸热反应,高温有利于吸附体系的自发进行。最终得到四种原料烘焙炭吸附能力的强弱顺序为:核桃壳烘焙炭木粉烘焙炭椰子壳烘焙炭橡胶籽壳烘焙炭。     

磁性银杏叶生物炭对罗丹明B的吸附特性

以银杏叶为原料,经化学共沉淀法制备磁性生物炭(MBC),用XRD、SEM、BET和FT-IR等对其进行表征。将MBC应用于溶液中罗丹明B(RB)的吸附去除,考察pH值、吸附时间、溶液初始浓度和MBC用量等对吸附效率的影响。结果表明,MBC是一种很好的吸附剂,负载的铁以Fe_3O_4的形式散布在生物炭表面;在初始RB浓度为100 mg/L,MBC投加量为0.2 g,吸附120 min后达到平衡,溶液中RB的去除率达到99.34%。吸附过程符合准一级动力学模型(R~2=0.9914),颗粒内扩散方程拟合结果表明MBC对RB吸附受到液膜扩散和颗粒内扩散共同主导。吸附等温线拟合发现Langmuir-Freundlich (R~2=0.9934)模型能很好地描述RB吸附行为。MBC是一种去除水体中RB的高效吸附剂。