改性麦草秸秆对活性艳红的吸附动力学研究

为实现农作物秸秆资源化,解决印染废水难处理问题,将麦草秸秆经过化学改性后制备成一种有效吸附染料的吸附剂,通过静态实验,研究了吸附剂对不同质量浓度、温度和振荡速度下对活性艳红的吸附动力学特性,并考察了在不同pH值、麦草投加量下,改性麦草秸秆对活性艳红吸附效果的影响。分别用伪一级动力学方程、伪二级动力学方程、Elovich方程和颗粒内扩散方程进行拟合。结果表明:改性麦草秸秆对活性艳红的吸附动力学过程可以用伪二级动力学模型进行很好地描述,颗粒内扩散模型表明,颗粒内扩散为主要速率控制步骤。吸附活化能为17.21kJ／mol,说明该吸附过程以物理吸附为主。     

响应面法优化空气氛围下制备S-nZVI对水中Cr(VI)的去除

在空气氛围下制备硫化纳米零价铁（SnZVI）,通过SEM、XRD等进行表征,并对其去除水中Cr（VI）进行研究。以Cr（VI）去除率为响应值建立了4因素5水平的响应面模型。SEM和XRD结果显示S-nZVI具有片状结构,主要成分为Fe⁰并含有少量的FeS和铁氧化物。响应面法分析结果表明模型可信度高,适用于模拟4种因素对S-nZVI去除Cr（VI）的影响。以伪一级、伪二级动力学模型拟合S-nZVI去除Cr（VI）,结果显示伪二级动力学模型R²为0.999拟合度更好,说明S-nZVI对Cr（VI）的去除主要以化学吸附为主,平衡吸附量达到156.3mg/g.     

响应面法优化空气氛围下制备S-nZVI对水中Cr(Ⅵ)的去除

在空气氛围下制备硫化纳米零价铁(S-nZVI),通过SEM、XRD等进行表征,并对其去除水中Cr(VI)进行研究。以Cr(VI)去除率为响应值建立了4因素5水平的响应面模型。SEM和XRD结果显示S-nZVI具有片状结构,主要成分为Fe~0并含有少量的FeS和铁氧化物。响应面法分析结果表明模型可信度高,适用于模拟4种因素对S-nZVI去除Cr(VI)的影响。以伪一级、伪二级动力学模型拟合S-nZVI去除Cr(VI),结果显示伪二级动力学模型R~2为0.999,拟合度更好,说明S-nZVI对Cr(VI)的去除主要以化学吸附为主,平衡吸附量达到156.3 mg/g。     

生物质炭添加比例对煤粉燃烧性能的影响

农业废弃物含有较高的C元素和较低的S元素及灰分,将这类生物质炭化并细磨后,与煤粉混合喷吹进入高炉燃烧,可有效利用可再生能源,减少炼铁工业的CO_2排放,且有利于提高生铁质量,并显著提高煤粉的燃烧率。因此,对玉米秸秆和花生壳热解产物进行了表征分析,采用差热分析法研究这两种生物质炭与煤粉按不同配比混合对煤粉燃烧性能的影响。SEM及BET检测结果均表明,玉米秸秆炭和花生壳炭的组织疏松,比表面积大,硫与灰分含量低,可明显增大试样与氧的接触面积;热重试验结果表明,生物质炭与煤粉按3∶7的质量比混合的燃烧性能最好,着火点明显降低,燃烧过程稳定,燃烧率显著提高。     

超分子结构纤维素基吸附剂对水体中钴离子的去除

以纤维素为原料,采用高碘酸钠氧化后接枝支化聚乙烯亚胺,制备超分子结构纤维素基吸附剂(Supramolecular amino-functionalized cellulose, SAC),并分析SAC去除Co~(2+)离子的能力,并通过FTIR、EDS、吸附动力学和吸附等温线模型探究其去除机理。结果表明:SAC能快速去除Co~(2+)离子,在10 min内达到吸附平衡;吸附容量随着pH值的增加而增加,吸附效率随着温度的增加而降低;SAC对Co~(2+)离子的吸附是一个自发的放热过程,符合伪二级吸附动力学和Langmuir等温吸附模型,SAC对Co~(2+)最大吸附容量为52.63 mg/g; SAC对Co~(2+)离子的高效去除效率是静电作用、配位络合及离子交换共同作用。为水体中Co~(2+)离子的去除提供了一种新方法。     

不同种类生物质对工业硅球团性能影响的研究

实验以洗精煤、木炭粉、石油焦、微硅粉为原料,并与改性后的稻壳、玉米秸秆、小麦秸秆或水稻秸秆混合,制备生物质工业硅球团.研究了不同种类生物质含量对湿球抗压强度、干球抗压强度、抗碎率、热强度与孔隙率的影响,并与市购的R粘结剂制备的球团性能进行比较.实验结果表明:当以水稻秸秆为生物质时,制备的生物质球团湿球抗压强度为1 215.6 N,干球抗压强度为5 230.8 N,抗碎率为80.36%,热强度为94.40%,孔隙率为24.39%.与R制备的球团相比,湿球抗压强度提高74.47%,干球抗压强度降低25.11%,抗碎率降低13.32%,热强度提高39.15%,孔隙率提高9.20%,在工业硅生产中可以考虑与木质素磺酸钠、淀粉等粘结剂复合使用.     

还原剂改性生物炭吸附法去除对苯醌的试验研究

选用Na_2SO_3、FeSO_4两种还原剂制备改性麦秸秆生物炭,以对苯醌为目标污染物,通过试验研究生物炭制备过程中还原剂浸渍时间及浓度、生物炭热解温度及投加量对其吸附去除对苯醌的影响,同时进行热力学分析。结果表明,还原剂浸渍时间宜为2 h、最佳物质的量浓度为0.001 mol/L,生物炭最佳热解温度为600℃、最佳投加量为20 mg。另外,FeSO_4改性麦秸秆生物炭吸附去除对苯醌的效果比Na_2SO_3改性麦秸秆生物炭好。     

淀粉类水滑石同时去除水中磷酸根和硬度

几种类水滑石吸附结果对比发现,经400℃焙烧的淀粉类水滑石(D-Mg/Al-HTC400)可同时去除水中磷酸根和硬度,因此,利用D-Mg/Al-HTC400作为吸附剂完成后续实验研究。考察吸附剂投加量、温度、反应时间对磷酸根离子和硬度吸附率的影响,并分别利用伪一级、伪二级和层间扩散模型对磷酸根离子和硬度吸附过程进行动力学拟合。结果表明:在吸附剂投加量为6g/L时,其在4h内对初始浓度为20mg/L磷酸根离子和500mg/L硬度的吸附率分别达到96.5%和45.9%;随着温度升高,吸附磷酸根和硬度的反应速率加快;磷酸根的吸附过程以化学反应为主,活化能为37.74kJ/mol,硬度的吸附过程随着温度升高由以物理反应为主转向以化学反应为主,活化能为160.82kJ/mol。     

生活废弃物生物质炭对Cd~(2+)污染废水处理的影响因素研究

以人居生活废弃物生物质炭为材料,探讨生物质炭对重金属镉离子吸附去除的影响因素。结果表明,生物质炭对Cd2+吸附量随其粒径减小而增大。pH对Cd2+吸附量的影响不显著,但生物质炭加入后提高了溶液pH,特别对初始pH低的溶液提高幅度更显著。研究显示,可通过调控生物黑炭的粒径及控制pH优化人居生活废弃物生物质炭来去除污染水体中的Cd2+。     

稻秆生物炭负载Fe/Ca对化粪池中磷的吸附特性

实现磷资源的高效回收和农业废弃物的资源化利用具有重要意义。采用氯化铁、硫酸铁、氯化钙对水稻秸秆生物炭（RSB）进行改性,得到3种改性稻秆生物炭（PRSB-Fe、PRSB-FS和PRSB-Ca）,采用SEM、XPS、FTIR和BET对其进行表征,并通过批量实验探究其对模拟废水和化粪池粪污分离液中磷酸盐的吸附特性。模拟废水实验结果表明：伪二级动力学方程能更好地描述改性生物炭对磷的吸附过程（R²>0.99）,吸附机制以化学吸附为主,吸附等温线均更符合Freundlich方程（20 ℃）,表明多层吸附可能起主导作用。共存的Cl^-基本不会影响3种改性生物炭对磷的吸附效果;对于初始磷浓度为（12.94±1.51） mg/g、pH值为7.4±0.2的化粪池粪污分离液,PRSB-Fe-5、PRSB-FS-5和PRSB-Ca-5对磷的吸附量分别是10.77、23.35、0.85 mg/g,其中PRSB-FS-5对磷的吸附效果最好,去除率高达97.31%,剩余磷浓度仅有0.37 mg/L,达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918—2002）一级A标准。     

Adsorption of K+ from an aqueous phase onto an activated carbon used as an electric double-layer capacitor electrode

The adsorption capacity and absorption rate for electrolyte onto activated carbon are important parameters used to characterize activated carbon electric double-layer capacitor electrodes. In this paper the pore structure of typical commercial activated carbons, and various Mn-doped activated carbons prepared on a laboratory scale, are described. The pore structure was characterized by N2 adsorption/desorption isotherms. Isotherms for K+ adsorption onto these activated carbons from the aqueous phase were also obtained. The experimental, equilibrium K+ adsorption data were fitted to the Langmuir, Freundlich or Temkin equations. Adsorption of K+ onto the activated carbons was measured and plotted as a function of time. The adsorption kinetic data were modeled by either pseudo-first or pseudo-second order equations. The Elvoich equation, a liquid film diffusion and an intra-particle diffusion model were used to fit the kinetic data. The results indicate that the adsorption of K+ onto activated carbon is influenced by many factors including pore size distribution, specific surface area and the surface chemistry of the activated carbons. The Temkin equation best describes the equilibrium adsorption data. The pseudo-second order model exactly describes the whole adsorption process, which is controlled by both liquid film and intra-particle diffusion.     

生物质热解焦对模拟烟气中汞吸附特性的实验研究

以桑树枝、核桃壳、麦秆和稻秆4种生物质为原料,利用固定床热解实验台制备不同的生物质热解焦,采用比表面积与孔隙度分析仪测量了生物质热解焦的比表面积及其孔隙结构参数.利用固定床吸附实验装置,研究了生物质种类、热解温度、吸附温度及汞初始浓度等因素对模拟烟气中汞吸附性能的影响.结果表明:(1)在相同的热解和吸附条件下,核桃壳热解焦的吸附效果最好,其次是桑树枝热解焦和麦秆热解焦,稻秆热解焦的吸附效果最差;(2)在热解温度为400℃～800℃范围内,600℃热解温度下所得生物质热解焦的吸附效果最好,400℃热解焦吸附效果最差;(3)在吸附温度为60℃～120℃的实验范围内,随着吸附温度的升高,单位生物质热解焦汞吸附量明显降低;(4)在汞初始浓度13.5～38.1μg/m3范围内,随着汞初始浓度的增加,单位生物质热解焦汞吸附量有所减小.     

粉末活性炭吸附水中苯的热力学研究

为研究粉末活性炭(PAC)对苯的吸附性能,对比分析两种PAC的物理化学性质.结果表明:煤质炭微孔面积320 m2/g远小于木质炭微孔面积563 m2/g,煤质炭表面基团比木质炭丰富.使用Dubinin和Sper-pinsky(DS)公式对活性炭吸附水分子进行定性分析,表明煤质炭易于吸附水分子,木质炭更易于吸附苯;研究两种炭对苯的吸附等温线,比较Langmuir、Freundlich、Sips、Toth方程描述吸附等温线的准确性,结果表明Toth方程相关性系数最接近1,更适合描述PAC吸附水中苯;木质炭吉布斯自由能变(-ΔG 0)、吸附焓变(ΔH 0)、吸附熵变(ΔS 0)均大于煤质炭的,表明木质炭更易于吸附苯.     

基于生物质本体特性的餐饮废水处理效果研究

利用核桃壳、木屑、甘蔗渣、水葫芦4种生物质作为吸附剂吸附处理餐饮废水,分析表征这4种材料的本体特性,考察生物质投加量、吸附时间、pH值和生物质粒径等因素对COD去除率及油的吸附量的影响.研究表明：生物质中纤维素与木质素的比值越高、比表面积越大吸附性能越好.4种吸附材料对COD去除率从大到小的顺序为甘蔗渣、水葫芦、木屑、核桃壳;对油的吸附量从大到小的顺序为水葫芦、木屑、甘蔗渣、核桃壳.     

用表面修饰的活性碳吸附废水中的铜离子

活性碳去除重金属的效率取决于重金属的种类及活性碳的表面特征 .本研究将一种商品活性碳用浓硝酸修饰 ,再以氢氧化钠进一步处理 .结果显示修饰过程主要导致活性碳表面化学特征的改变而不是物理性质的变化 .测试显示修饰对活性碳表面积的影响极小 .酸碱滴定表明 ,修饰作用明显改变了活性碳对H+ 及OH-的吸附行为 .研究表明 ,溶液pH值对铜离子的吸附有显著影响 .固定缓冲pH条件下测定修饰活性的吸附能力发现 ,金属吸收容量主要取决于活性碳表面的酸碱功能团 ,因而其吸附行为可用表面酸碱理论进行解释 ,所获数据可用于建立活性碳吸附平衡和动力学模型 .     

PAC对水库型水源水中嗅味物质2-MIB的吸附特性

为解决水库型水源水中季节性藻致嗅味物质的应急处理问题,研究了不同水质条件下粉末活性炭(PAC)对水中嗅味物质二甲基异崁醇(2-MIB)的吸附动力学模型和吸附热力学模型,考察了2类水库型水源水中有机物对吸附作用的影响.结果表明:在试验浓度范围内,纯水、原水A和原水B中PAC对2-MIB的吸附过程符合准二级反应动力学模型,吸附等温线符合修正的Freundlich方程,且吸附速率和吸附容量依次降低;原水A、B中PAC对2-MIB的吸附能力显著降低,但原水B中2-MIB在活性炭表面的吸附势能比原水A中的强,这可能主要是由原水中分子质量500 u的小分子有机物引起的微孔吸附竞争及其极性造成的.     

基于RothC模型的红壤旱地有机碳库对稻秆和猪粪添加的响应

稻秆和猪粪是提高红壤旱地有机碳库储量的重要外源有机物质.本研究基于等碳量添加稻秆与猪粪的235 d室内培养实验,采用物理化学联合分组方法将土壤有机碳分为颗粒有机碳(POM)、砂粒和稳定团聚体碳(S+A)、溶解性有机碳(DOC)、易氧化有机碳(s+c-rSOC)以及惰性有机碳(rSOC)组分,并结合RothC模型探讨了红壤旱地中易分解的植物残体碳(DPM)、难分解的植物残体碳(RPM)、腐殖质碳(HUM)、微生物生物量碳(BIO)以及惰性有机质(IOM)5个碳库组成的动态变化特征.研究结果表明,红壤旱地总碳(TC)及各组分有机碳含量均随着稻秆与猪粪添加量的增加而显著增加,但添加稻秆对增加TC、DPM、RPM和IOM含量的影响显著高于猪粪,而BIO和HUM含量的影响则显著低于猪粪.随着培养时间延长,IOM／TC逐渐增大,而DPM／TC、RPM／TC、BIO／TC和HUM／TC则逐渐减小.游离态铁氧化物的增加可以促进红壤旱地中DOC显著增加(P<0.05);非晶质铁氧化物的增加可以促进DOC显著降低,IOM组分碳显著增加(P<0.05),而非晶质铝的增加可以促进POM、BIO、HUM组分显著增加(P<0.05),DOC极显著降低(P<0.01).短期内等碳量添加稻秆则更有利于红壤旱地TC、DPM、RPM、IOM (rSOC)的固存,而添加猪粪则更有利于BIO、HUM组分碳的固存;随着培养时间延长,等碳量添加稻秆与猪粪均能促进红壤旱地中DOC、IOM (rSOC)等活性碳库与化学性保护碳库含量的显著增加.     

受硝基苯污染地下水的村镇分散应急处理技术

为保障村镇分散供水的安全性,采用稻壳灰吸附协同强化混凝沉淀-加热共沸的组合技术,研究其对地下水中微量硝基苯的去除效果.结果表明,稻壳灰对地下水中硝基苯的吸附平衡时间为30min,当硝基苯的剩余浓度为3.5μg/L时,稻壳灰对硝基苯的饱和吸附容量约为44μg/g;单独的混凝沉淀对硝基苯的去除作用不大,但在稻壳灰吸附后,混凝沉淀对硝基苯的去除率提高到35%～52%;加热共沸能够大幅度去除水中的硝基苯,去除率可以达到90%以上;试验最后出水可以达到硝基苯未检出的效果.稻壳灰吸附协同强化混凝沉淀-加热共沸是一种适合村镇分散供水经济有效的应急处理工艺.     

秸秆燃料特性对炉内结渣的影响分析

秸秆锅炉在运行中,由于燃料所含碱金属成分较高,较易引起受热面的结渣沉积,影响锅炉的安全运行.结合秸秆锅炉燃烧特点和秸秆燃料特性,并根据工程实际,就秸秆燃料燃烧过程中的结渣机理、结渣部位,以及结渣特性的评判方法进行分析.此外,得出了生物质灰熔融的特性曲线,以及碱金属所占灰成分比重.     

Effect of surface modification of activated carbon on its adsorption capacity for NH3

To investigate the effects of carbon surface characteristics on NH3 adsorption, coal-based and coconut shell activated carbons were modified by treatment with oxidants. The surface properties of the carbons were characterized by low temperature nitrogen sorption, by Boehm's titrations and by XPS techniques. NH3 adsorption isotherms of the original and the modified carbons were determined. The results show that the carbons were oxidized by HNO3 and (NH4)2S2O8, and that there was an increase in oxygen containing functional groups on the surface. However, the pore-size distribution of the coal-based carbons was changed after KMnO4 treatment. It was found that the NH3 adsorption capacity of the modified carbons was enhanced and that the most pronounced enhancement results from (NH4)2S2O8 oxidation. Under our experimental conditions, the capacity is positively corrected to the number of surface functional groups containing oxygen, and to the number of micro-pores. Furthermore, an empirical model of the relationship between NH3 adsorption and multiple factors on the carbon surface was fit using a complex regression method.