不同热解温度生物炭对Cd2+的吸附影响

分别以香蕉秸秆(BS)、木薯秸秆(CS)为原料,采用限氧热解法在不同热解温度下制备生物炭,采用元素分析、Boehm滴定、BET、FTIR、XRD等方法分析了生物炭的基本特性,研究了生物炭对Cd~(2+)的吸附特性和作用机制。结果表明,热解温度能显著影响生物炭的产率、灰分、pH、孔径结构以及元素分布等性质;生物炭吸附过程符合准二级动力学;生物炭对Cd~(2+)的吸附作用机制主要表现为络合作用和沉淀作用,K~+、Na~+、Mg~(2+)、Ca~(2+)共存会影响Cd~(2+)的吸附,且热解温度越低,影响作用越大。     

磁性生物炭对镉、砷的吸附效果研究

用Fe₃O₄对谷壳生物炭进行改性得到磁性生物炭。利用SEM、XRD对磁性生物炭进行表征,并通过响应面优化和共吸附实验探究该生物炭在共吸附系统中对As³⁺和Cd²⁺的吸附性能。结果表明,在pH为5.0、镉(砷)初始质量浓度分别为10 mg/L、吸附剂质量浓度为1 g/L时,镉和砷去除率达到最大。在共吸附实验中,As³⁺和Cd²⁺共存时,Cd²⁺质量浓度大于20 mg/L时会抑制生物炭对As³⁺的吸附,10 mg/L As³⁺与生物炭达到平衡后可以使50 mg/L Cd²⁺的吸附量由17.44 mg/g增加到31.91 mg/g,说明砷和镉之间存在协同作用,该协同作用是由于镉、砷与四氧化三铁形成了B型三元表面配合物,增大了镉的吸附量。     

磁性生物炭对铅镉离子的吸附动力学

采用水热合成法制备磁性生物炭,利用XRD、FTIR和BET分析磁性生物炭的结构、官能团种类和比表面积,并研究磁性生物炭对Pb⁽²⁺⁾、Cd(2+)、Cd⁽²⁺⁾的吸附机理。结果表明,磁性生物炭含有丰富的含氧官能团和芳香结构,磁性物质为Fe_3O_4颗粒。Pb(2+)的吸附机理。结果表明,磁性生物炭含有丰富的含氧官能团和芳香结构,磁性物质为Fe_3O_4颗粒。Pb⁽²⁺⁾、Cd(2+)、Cd⁽²⁺⁾在磁性生物炭上的吸附是一个高温自发、吸热且熵增的过程,其吸附过程符合准二级动力学方程,表明化学吸附占据优势,吸附过程是由液膜扩散和颗粒内扩散共同控制。Pb(2+)在磁性生物炭上的吸附是一个高温自发、吸热且熵增的过程,其吸附过程符合准二级动力学方程,表明化学吸附占据优势,吸附过程是由液膜扩散和颗粒内扩散共同控制。Pb⁽²⁺⁾在磁性生物炭的吸附机制,主要与含氧官能团(—COOH、—OH、C—O—C)的络合作用和π电子的配位作用有关,还存在氧化还原反应。磁性生物炭吸附Cd(2+)在磁性生物炭的吸附机制,主要与含氧官能团(—COOH、—OH、C—O—C)的络合作用和π电子的配位作用有关,还存在氧化还原反应。磁性生物炭吸附Cd⁽²⁺⁾的机制,主要与—COOH、—OH和π电子的络合作用有关,C—O—C和氧化还原反应不参与磁性生物炭对Cd(2+)的机制,主要与—COOH、—OH和π电子的络合作用有关,C—O—C和氧化还原反应不参与磁性生物炭对Cd⁽²⁺⁾的吸附。     

磁性生物炭对铅镉离子的吸附动力学

采用水热合成法制备磁性生物炭,利用XRD、FTIR和BET分析磁性生物炭的结构、官能团种类和比表面积,并研究磁性生物炭对Pb2+、Cd2+的吸附机理.结果表明,磁性生物炭含有丰富的含氧官能团和芳香结构,磁性物质为Fe3 O4颗粒.Pb2+、Cd2+在磁性生物炭上的吸附是一个高温自发、吸热且熵增的过程,其吸附过程符合准二...     

热解温度和生物质类型对生物炭吸附U(Ⅵ)性能的影响

以稻壳、竹子和杉木屑为原料,分别在不同热解温度下热解制备生物炭（DBC、ZBC和MBC）。采用傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线能谱（EDS）和X射线衍射（XRD）表征其理化性质,并通过批量吸附实验研究生物炭对U（VI）的吸附特性与机理。结果表明：随着热解温度升高,3种生物炭pH值和灰分增加,产率下降,且ZBC与DBC表面更加粗糙,孔状形貌更加明显,芳香结构趋于完善,含氧官能团减少,无机元素占比增加,碳纤维结晶度降低;准二级吸附动力学模型能更好地拟合3种生物炭吸附U（VI）的过程（R₂²>0.96）,在25℃、pH值4、固液比为1：1（g：L）的条件下3 h可达到吸附平衡;3种生物炭的吸附等温线拟合更符合Langmuir模型,以化学吸附为主,ZBC700对U（VI）的理论最大吸附量为18.55 mg/g;随着热解温度的升高,ZBC和DBC吸附U（VI）的能力增强,阳离子-π和离子交换作用贡献增加。MBC吸附U（VI）的能力与热解温度关系不明显,相同热解温度,ZBC和DBC的吸附量高于MBC。     

热解温度对松树锯末炭吸附硝基苯酚的响应研究

在300～700℃下制备松树锯末生物炭(PC300、PC400、PC500、PC600和PC700),对其进行表征并考察了其吸附对硝基苯酚(PNP)的特性。结果表明,随着热解温度升高,生物炭表面结构更复杂,芳香性增强,极性减弱。碱性条件下,溶液pH对吸附量影响较大。准2级动力学和Langmuir等温模型能更好描述PNP在低温生物炭(PC300、PC400)上的吸附,高温生物炭(PC500、PC600、PC700)吸附PNP更符合Elovich动力学模型和Freundlich等温模型。生物炭吸附PNP的速率受液膜扩散和颗粒内扩散控制,低温生物炭上的吸附以静电作用为主,高温生物炭上的吸附以氢键和π-π相互作用为主。PNP在PC700上的动态吸附适合用Thomas模型描述,动态吸附量达135.8 mg/g。热解温度对松树锯末生物炭的理化性质及其吸附过程、机理均有一定影响。     

鲤鱼肉骨生物炭对水中Cd2+的吸附特性研究

以病死鲤鱼为原料在600℃下热解制备了鲤鱼肉骨生物炭(CMBB),探讨了CMBB对水中Cd~(2+)的吸附特性。结果表明,CMBB对Cd~(2+)的吸附动力学过程符合准二级动力学模型,吸附速率受内扩散机制控制;等温吸附过程符合Langmuir、Temkin和Langmuir-Freundlich等温吸附模型;该吸附为一个自发的熵增吸热过程。CMBB在较宽的p H范围(4～8)内对Cd~(2+)具有较好的去除率(98%);离子强度对Cd~(2+)的去除影响不大。     

不同热解温度下禾本科植物生物炭理化特性分析

以禾本科植物王草、水稻秸秆、甘蔗渣和玉米秸秆为原料,在厌氧条件下于300、500和700℃制备王草炭(I)、水稻秸秆炭(R)、甘蔗渣炭(S)和玉米秸秆炭(M),研究了不同热解温度对生物炭结构及组成的影响.研究结果表明:随着热解温度升高,4种生物炭产率下降,300℃时I、R、S和M的产率分别为45.81％、48.67％、...     

稻壳生物炭对水中萘的吸附特性研究

以稻壳为生物质原料,在管式炉中氮气氛围下分别于300,500,700℃及在马弗炉中限氧500℃下热解制备生物炭(生物炭依次表示为G300、G500、G700和M500),采用批量吸附实验研究四种生物炭对萘的吸附特性,并结合扫描电镜和傅里叶变换红外光谱分析等方法,探讨温度和气氛条件对生物炭吸附萘的影响。结果表明,稻壳生物炭对萘的吸附动力学曲线符合伪二级动力学模型,在24 h内皆达到吸附平衡,平衡吸附量分别为3.299,4.815,4.251,4.756 mg/g,等温吸附曲线可以用Freundlich模型较好地拟合,吸附容量从大到小为G500>M500>G700>G300。4种稻壳生物炭都具有不同程度的管道和表面隆起,管道形状和数量以及表面形态存在较大差异。红外光谱结果有较大的相似性,但是随着温度的升高,—OH、—CH_2、CH_3、C=C和C=O等官能团强度减弱或者逐渐消失,而另外一些官能团如芳烃化合物C—H、C—OH、C—O—C、COO^-等官能团的强度则增加。     

生物炭对阳离子染料的吸附性能研究进展

印染废水是一类重要的难降解工业废水,高效处理印染废水对于保护水生态环境和促进印染行业的可持续发展具有重要的现实意义。生物炭原料来源广泛、比表面积大、孔隙结构发达、制备成本低,对印染废水中的多种污染物均表现出良好的吸附潜能,其中采用生物炭吸附阳离子染料的研究近年来备受关注。概述了可用于制备生物炭的生物质原料选取原则,以及...     

Adsorption of endocrine disrupting ethylparaben from aqueous solution by chemically activated biochar developed from oil palm fibre

The activated biochar (ABC) was prepared, characterized and examined the feasibility of removing ethylparaben (EP) from aqueous solution. The characterization results showed that ABC possessed multi-porous structure and high surface area. The adsorption isotherm was well fitted the Langmuir isotherm and the adsorption kinetic followed the pseudo-second-order model. The maximum adsorption capacity of EP onto ABC was 349.65 mg/g at 298 K. The adsorption capacity maintained 90.82% after five successive adsorption/desorption cycles. ABC possessed high adsorption capacity, usability and stability, which indicating that ABC has great potential to be a promising adsorbent for removal of EP from aqueous solution.     

榴莲壳生物炭对磺胺嘧啶的吸附性能

以榴莲壳为原材料,制备了榴莲壳生物炭（biochar,BC）,以磷酸为活化剂,在碳化温度为350℃、浸渍比为2.5∶1（磷酸∶生物质,质量比）的条件下,制备了活化榴莲壳生物炭（activated durian shell biochar,DBC）,并探究二者对磺胺嘧啶（sulfadiazine,SDZ）的吸附作用。通过单因素实验探究了DBC投加量、溶液pH、初始浓度、吸附温度对水中SDZ的去除影响,并用正交实验确定了DBC对SDZ吸附的最优条件。在生物炭的投加量为1.2g/L、SDZ初始浓度为10mg/L、溶液pH为4时,SDZ最大去除率最高。利用吸附等温模型（Langmuir、Freundlich）和吸附动力学模型（准一级动力学、准二级动力学）,探究DBC对SDZ的吸附特性,并进行了比表面积及孔径分析、扫描电镜（SEM）、傅里叶红外光谱（FTIR）的表征分析。结果表明,与BC相比,DBC有丰富的微孔结构,比表面积达1224.635m²/g,含氧官能团数量增加,为SDZ的吸附提供了更多的吸附位点,同时Langmuir吸附等温模型可以较好地描述DBC对SDZ的吸附等温过程,吸附动力学过程更符合准二级动力学方程。因此,磷酸活化榴莲壳生物炭可以作为一种高效的吸附剂去除水中的磺胺嘧啶。     

小麦秸秆生物炭吸附诺氟沙星特性

采用孔径与比表面积分析仪、SEM、FTIR及Boehm滴定对小麦秸秆生物炭(XM300、XM450、XM600)进行表征,考察了生物炭对诺氟沙星(NOR)的吸附机制。结果表明,随着热解温度的升高,生物炭比表面积与孔容积增大,孔径变小,表面羧基、内酯基与酚羟基等酸性官能团数量减少。伪二级动力学方程和Langmuir等温模型更适合描述3种生物炭对NOR的吸附,颗粒内扩散方程拟合发现生物炭对NOR的吸附包括快速外扩散与缓慢内扩散;XM300对NOR的吸附容量最大(40.30 mg/g),得益于低热解温度生物炭中存在大量非碳化有机质的分配作用。     

原料种类和热解温度对生物炭吸附Cd2+的影响

以稻秆（RS）、稻壳（RH）、木屑（SD）为原料,在小型流化床实验台上制备生物炭,分析了原料种类和热解温度（400℃、500℃、600℃）对生物炭理化性质及吸附Cd²⁺性能的影响规律,并定性和定量分析了吸附过程中的作用机制。实验结果表明：准二级动力学方程和Langmuir方程能够较好地描述生物炭样品对Cd²⁺的吸附过程。生物炭RS500的平衡吸附量达到30.19mg/g,远远高于生物炭SD500,其中无机矿物的离子交换和沉淀反应吸附贡献值为24.95mg/g,是主导吸附机制;而生物炭SD500吸附Cd²⁺过程中,无机矿物和π键的贡献百分比分别为49.70%和38.21%。随着热解温度的升高,生物炭吸附Cd²⁺过程中含氧官能团的络合反应不断削弱而Cd²⁺-π键作用不断增强;稻秆炭和稻壳炭中无机矿物的吸附贡献值则呈先上升后下降的趋势,并在500℃热解温度下达到最大值。生物炭样品吸附Cd²⁺的作用机制中,离子交换和沉淀反应占比最大,Cd²⁺-π键作用次之,络合反应最小。     

镁浸渍生物炭吸附氨氮和磷：制备优化和吸附机理

利用废弃的木薯杆制备了载镁的生物炭吸附剂。以氨氮、磷为目标污染物,采用控制变量法研究了不同镁盐改性、MgCl₂浓度、碳化温度、固液比和碳化时间对氨氮、磷吸附性能的影响,制备最具吸附性能的载镁木薯秆基生物炭（Mg-BC）,进行批量吸附氨氮和磷实验。利用等温模型（Langmuir和Freundlich模型）和动力学模型（准一级动力学、准二级动力学和颗粒内扩散模型）探究其吸附特性,在其吸附特性研究的基础上,运用FTIR、XRD、SEM-EDS、XPS等表征手段对其吸附机理进行探讨。结果表明,Mg-BC对氨氮和磷的吸附过程均符合Freundlich模型和准二级动力学模型,为多分子层的化学吸附,理论饱和吸附量分别为43.48 mg·g^-1和96.00 mg·g^-1。结合表征结果推测,Mg-BC吸附氨氮、磷主要通过官能团作用、络合沉淀和离子交换等多过程协同完成。     

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...     

改性玉米芯生物碳对氨氮的吸附特性

以农业废弃物玉米芯为原料,采用限氧热解法（600℃）制备生物碳,分别采用盐酸、双氧水和硝酸对其进行改性。通过元素分析、FTIR、BET-N₂、Boehm滴定法及扫描电镜等手段表征了生物碳的组成与结构。通过序批实验,研究了生物碳对氨氮的吸附性能及影响因素,探讨了其吸附机理,为生物碳在污水处理中更好的应用提供参考。结果表明,未改性生物碳和经过盐酸、硝酸和双氧水改性的生物碳其比表面积分别为17.74、212.89、208.74和209.15 m²·g^-1;表面酸性含氧官能团数量分别为0.11、0.95、5.73和2.15 mmol·g^-1。等温吸附曲线符合Freundlich方程。动力学研究表明,生物碳对氨氮吸附行为符合准二级动力学方程。且经硝酸改性生物碳由于表面酸性含氧官能团的增加,其对氨氮的吸附能力显著提高。     

内秦淮河逸仙桥处沉积物中镉吸附与释放及形态转化研究

通过研究不同环境条件对镉在内秦淮河逸仙桥处沉积物中的吸附与释放及形态转化规律的影响,发现吸附量和释放量都随温度升高而增大;吸附量随pH值增大而增大、随盐度增大而减小;pH值改变对沉积物中镉形态的影响较小。盐度增大,镉的生物有效性降低。镉释放量随pH值增大而减少、随盐度增大而增大。在不同环境条件下,沉积物中镉达最大释放量时释放的形态不同,pH值为5时,释放镉以碳酸盐结合态为主,由20.67%降至2.1%;盐度为10%时,释放镉以有机结合态为主,由15.24%降至6.32%;温度为30℃时,以可交换态为主,由16.48%减少至1.6%。     

Characteristics of as-prepared biochar derived from catalytic pyrolysis within moderate-temperature ionic liquid for CO2 uptake

A promising biochar as solid adsorbent for CO₂ uptake was prepared by the catalytic pyrolysis of coconut shell in moderate-temperature ionic liquid (IL). Then, it was characterized by means of SEM, EDS, BPEA, BET, NLDFT, FTIR, and TG-DSC, and a mechanism interpretation of the porous biochar formation was conducted. In addition, the adsorption characteristics of CO₂ on the as-prepared biochar, such as adsorption capacity, adsorption potential, isosteric heat, and static selectivity at different adsorption temperatures and pressures, were systematically evaluated. The results indicated that the as-prepared biochar exhibited an adequate CO₂ adsorption with a capacity of 4.5 mmol/g at 273 K and 100 kPa. Then, a significant number of slit-like pores were revealed to exist on the as-prepared biochar with a peak pore size between a range of 0.6 nm-2 nm. The porous structure formation was ascribed to the release of carbon-, hydrogen-, oxygen-, sulphur-, and nitrogen-containing compounds during biochar preparation. Meanwhile, both the adsorption potential and isosteric heat of the CO₂ uptake under the tested conditions decreased with an increase in the adsorption capacity, which ranged from 33 kJ/mol-21 kJ/mol and 23 kJ/mol-7 kJ/mol, respectively. Therefore, the isosteric heat could be considered as a piecewise function of adsorption capacity. In addition, the molar ratios of CO₂ over N₂ adsorbed under the tested conditions were above 11 and were accompanied by molar ratio peaks of 26 at 273 K and 19 at 298 K, respectively. Moreover, an interesting phenomenon occurred: the static adsorptive selectivity of CO₂ over N₂ first increased and then decreased and there was an increase in the adsorption pressure at the tested adsorption temperatures.