生物质炭对气态挥发性有机污染物的吸附性能及机理

为探究生物质炭对气态有机污染物的吸附能力及作用机理,以核桃壳和椰子壳为原料制备生物质炭.采用元素分析仪、傅里叶红外光谱仪、Boehm滴定和比表面积及孔隙率分析仪分析生物质炭理化特征,并利用吸附柱实验考察生物质炭对气态挥发性有机污染物(苯和甲苯)的吸附行为.结果表明:相同制备条件下,椰壳生物质炭吸附性能高于核桃壳生物质炭.在实验温度范围内(400~700℃),随着制备温度的升高,生物质炭吸附性能增大.低温下制备的生物质炭(400℃)吸附行为符合准二级动力学模型,高温下制备的生物质炭(700℃)的吸附过程符合准一级动力学模型.在吸附温度30℃时,生物质炭对苯和甲苯的等温吸附过程符合Toth模型,计算得到生物质炭最大的理论饱和吸附量为18.98 mg/g苯和61.73 mg/g甲苯.生物质炭的表面酸性官能团和孔道结构在吸附过程中起关键作用,影响吸附质在生物质炭的表面吸附和粒内扩散吸附过程.     

梧桐叶生物质炭的制备及吸附性能研究

以梧桐树叶为原材料,KOH为活化剂,采用一步法制备生物质炭,并研究其吸附性能。通过扫描电子显微镜、比表面积及孔径分析仪观察到所制备的生物质炭存在丰富的孔隙结构,比表面积为1 795.36 m~2·g~(-1),总孔体积为0.94 cm~3·g~(-1)。25℃下,生物质炭对亚甲基蓝呈现出优良的吸附性能,饱和吸附量为832.50 mg·g~(-1)。拟合结果得知,生物质炭对亚甲基蓝的吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir模型。本研究为废弃生物质的资源化利用提供了一种技术手段,具有理论意义和实用价值。     

基于三维孔道结构微球的亚甲基蓝吸附性能研究

为了发展生物质废料在染料废水净化领域的应用及可回收生物质衍生碳的循环净水研究,借助水热碳化与KOH活化和溶胶凝胶法制备了柚子皮衍生碳/海藻酸钙(PPC/CA)具有三维孔道结构的复合微球。通过扫描电镜、透射电镜、比表面积分析仪等表征手段对其形貌、结构、比表面积等进行了分析,研究了其对含亚甲基蓝(MB)废水的吸附性能。实验结果证明:PPC/CA复合微球内部是由大孔、介孔和微孔构成的分等级三维孔道结构,比表面积为161.4 m~2/g;当MB初始浓度为200 mg/L时,PPC/CA的平衡吸附量为479.4 mg/g;通过对其吸附实验研究发现复合微球对MB的吸附符合准二级动力学模型。     

丁二酸改性酵母菌对水中Ni(Ⅱ)的吸附研究

为提高酵母菌对Ni(Ⅱ)的吸附性能,采用丁二酸对其进行酯化改性,将酯羰基引至酵母菌表面,制备丁二酸改性酵母菌吸附剂,利用扫描电子显微镜(SEM)和傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)对改性酵母菌进行表征,研究改性酵母菌对水中Ni(Ⅱ)的吸附性能,考察丁二酸投加量、戊二醛用量、溶液pH及吸附时间等因素对Ni(Ⅱ)去除效果的影响。结果表明：酯羰基被成功引至酵母菌表面,改性酵母菌表面粗糙不平;当丁二酸用量为6 g/g、戊二醛用量为6 mL/g时,制备的改性酵母菌对Ni(Ⅱ)的去除效果较好;当溶液pH为7、吸附剂用量为1 g/L、吸附时间为150 min时,丁二酸改性酵母菌对Ni(Ⅱ)的去除率为67.05%;Langmuir模型可以更好地描述改性酵母菌的吸附行为,改性酵母菌对Ni(Ⅱ)的吸附为自发吸热过程。     

花生壳生物炭对水中Pb(Ⅱ)的吸附

以农业废弃物花生壳为原料制备生物炭,对其表面形貌及孔结构进行了表征,对其吸附水中Pb(Ⅱ)的行为进行了研究.结果表明,花生壳生物炭对Pb(Ⅱ)的吸附在120 min达到平衡,吸附过程符合准二级动力学方程.Langmuir吸附模型能够很好的模拟吸附等温线,最大饱和吸附量为68.22 mg·g-1.吸附热力学结果显示,花生壳生物炭对Pb(Ⅱ)的吸附主要以化学吸附为主,升高温度有利于吸附.     

生物质海绵基活性炭纤维制备研究

采用正交试验方法,以生物质海绵-丝瓜络纤维为原料、(NH4)2HPO4作为活化剂制备活性炭纤维(ACF)。制备过程包括预处理、预氧化、高温活化。采用扫描电镜(SEM)对制备的活性炭纤维结构进行表征分析。通过N2吸附-脱附等温曲线对其表面孔结构进行研究。结果表明:制备的丝瓜络海绵基活性炭纤维比表面积达到812.7m2/g,孔隙结构主要为微孔结构,孔体积可达0.390cm3/g,在环保等领域具备良好的应用前景。     

球形活性炭的制备及其对苯并噻吩的吸附研究

以122型弱酸性酚醛系阳离子交换树脂为炭前驱体,经过炭化和CO2活化,制备球形活性炭(SAC).利用热重分析、扫描电镜、红外光谱和低温N2吸附对材料进行表征.结果表明:制得的球形活性炭比表面积达到799.567 m2/g,孔容为0.969 cm3/g,对苯并噻吩的吸附硫容达到10.3mg/g.用Freundlich和Langmuir模型对吸附平衡数据进行拟合发现:球形活性炭对苯并噻吩的吸附更符合Freundlich模型,表明球形活性炭的吸附活性位不均匀分布;分别用准一级(PFO)、准二级(PSO)、修正的准n级(MPnO)和混阶(MOE)四种动力学速率方程对吸附动力学数据进行拟合,MPnO最适合描述球形活性炭吸附苯并噻吩的动力学过程.     

多孔生物质碳/NiCo_2S_4复合材料的制备及电化学性能研究

以萝藦(Metaplexis japonica,一种草本缠绕植物)种子顶端的白色长绢毛为生物质碳的前驱体,氢氧化钾为活化剂,制备了管状的多孔生物质碳材料(AMJ).再通过水热法和硫化过程在多孔生物质碳材料上原位生长Ni Co2S4纳米颗粒.通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和N2吸附-脱附分析表征了其微观形貌和结构.呈管状结构的多孔生物质碳材料的比表面积为2 831 m2/g,这有利于电解液/电极界面电荷的积累,同时促进电解液离子的扩散和传输.将AMJ/Ni Co2S4复合材料用作超级电容器电极材料,在三电极体系中进行电化学性能测试.在扫描速度为5 m V/s时,AMJ/Ni Co2S4电极材料的最高比电容可达1 041.6 F/g.同时,与纯Ni Co2S4电极材料相比具有良好的倍率性能和循环稳定性.     

微波加热制备烟杆基高比面积活性炭的研究

以农林废弃物--烟杆的炭化料为原料,采用微波加热氢氧化钾活化法制备了高比表面积活性炭.研究了微波加热时间和碱炭比对活性炭的得率和吸附性能的影响,得到了优化工艺条件,即当微波功率为700 W,加热时间为30min,碱炭比为4:1,所制备的活性炭碘吸附值为2 239.1 mg/g,亚甲基蓝吸附值为652.5 mg/g,得率为25.48%,产品的吸附性能超过了双电层电容器专用活性炭(LY/T 1617-2004)标准的要求,同常规加热相比,加热时间缩短了87.5%.同时测定了优化工艺条件下制备活性炭的氮气吸附等温线,通过BET法计算了活性炭的比表面积,并通过非定域化密度函数理论表征了活性炭的孔结构.该高比表面积活性炭微、中孔发达,比表面积可达3 406 m2/g,总孔体积为2.157mL/g.     

改性生物质炭对水溶液中Hg~(2+)的吸附性能研究

制备了KOH改性低温生物质炭(low temperature biochar modified by potassium hydroxide,BC-P)、KOH改性高温生物质炭(high temperature biochar modified by potassium hydroxide,HC-P)、NaHS改性低温生物质炭(low temperature biochar modified by sodium hydrosulfide,BC-S)、NaHS改性高温生物质炭(high temperature biochar modified by sodium hydrosulfide,HC-S),并研究了溶液pH、吸附剂投加量、吸附温度和Hg~(2+)浓度等因素对上述4种改性生物质炭吸附水溶液中Hg~(2+)的影响.结果表明,BC-S对Hg~(2+)吸附效果最好,在pH为4、温度为298 K、投加量为1.2 g/L时,对10.0 mg/L的Hg~(2+)溶液中Hg~(2+)吸附量为8.48 mg/g,去除率达到97.89%.准二级动力学能很好地描述BC-S对Hg~(2+)的吸附动力学过程,其等温吸附过程符合Langmuir吸附等温线,吸附热力学表明298 K最有利于BC-S吸附Hg~(2+).     

壳聚糖复合磁性生物炭吸附去除水中Cu(Ⅱ)的性能和机理

以粉碎松树枝粉末为原料高温热解制备生物炭,然后采用水热方法与Fe3O4和壳聚糖复合,制备复合吸附剂,并将其用于水中Cu(Ⅱ)的吸附去除。研究发现复合吸附剂可有效去除Cu(Ⅱ),反应1.5h后可达到吸附平衡,其最大平衡吸附量为74.83mg·g-1。对其吸附机理研究表明,Cu(Ⅱ)在复合吸附剂表面的吸附过程包括表面扩散、颗粒内部扩散和吸附平衡扩散三个阶段,其吸附反应动力学可采用准二级反应动力学方程拟合,吸附等温线符合Langmuir模型。对其反应热力学研究表明Cu(Ⅱ)在复合生物炭表面的吸附主要为物理吸附。     

生物质炭吸附印染废水研究进展

印染废水污染已成为较严峻的环境污染问题之一,给生态环境和人类健康造成了极大的威胁.生物质炭材料具有成本低、原料来源广泛、比表面积大、孔隙结构发达和表面可引入功能性官能团等优点,对印染废水的吸附表现出独特的优势.综述了近年来有关生物质炭材料吸附印染废水的研究,系统介绍了生物质炭及其制备方法,生物质炭吸附印染废水的影响因素,吸附热力学参数、等温线和动力学模型,以及相关的吸附机制,并对生物质炭吸附印染废水未来的发展方向进行了展望,以期为印染废水处理提供一定的经验借鉴和理论依据.     

柚皮生物炭对模拟印染废水的吸附性能研究

为探究柚皮生物炭对印染废水的吸附性能,利用水热法炭化制备了柚皮生物炭吸附剂.采用扫描电子显微镜(SEM)、 X射线衍射(XRD)和傅里叶红外光谱(FT - IR)对其进行了表征,并考察了吸附时间、吸附温度和溶液初始浓度等因素对其吸附模拟废水中中性红的影响.结果表明:当吸附剂用量为0.09 g、吸附时间为40 min、 吸附温度为30 ℃时,柚皮生物炭对模拟废水中中性红的吸附效果最佳,为54.32 mg/g(模拟废水初始质量浓度为100 mg/L); 其吸附过程符合Langmuir等温吸附模型,吸附动力学过程遵循准二级动力学模型.     

不同植物质类生物炭的制备及其性能的对比分析

以葵秸秆、桔皮、泡桐壳、稻壳等废弃植物质为原料在高温限氧环境下制备生物炭,对制备生物炭的成炭率、X射线衍射、微观结构、多孔材料进行表征测定及性能对比分析,结果表明:竹子的成炭率最高为34.18%,而泡桐壳成炭率最低为29.99%。其X射线衍射图谱的主峰值均出现在2θ间于21.27°~28.40°,说明其生物炭成分相似。竹炭的表面孔结构较多,比表面积最大为31.260 07 m2/g,其中微孔的面积为18.138 82 m2/g,BJH吸附平均孔径为4.680 91 nm,其余四种生物炭的比表面均较小。竹炭对N2的吸附性能和脱附性能均最佳。由五种原料制备的生物炭对N2的吸附、脱附量从大到小的次序为:竹炭稻壳炭葵秸秆炭桔皮炭泡桐壳炭。     

红薯生物质碳气凝胶的制备及其吸附性能

以红薯为原料,通过冷冻干燥、碱活化的方式制备出具有高比表面积的生物质碳气凝胶。通过更改碳化温度与活化方式制备出形貌不同的红薯生物质碳气凝胶（SPCA）和活化红薯生物质碳气凝胶（ASPCA）。利用SEM、XRD、BET低温氮气吸附?脱附与Raman光谱,对制得的生物质碳气凝胶进行表征与分析。结果表明,随着碳化温度升高,所形成的孔洞增加,碱活化对ASPCA的孔洞形成具有极大的促进作用。所制得的生物质碳气凝胶具有良好的吸附性能,在去离子水中最佳吸附条件下,对罗丹明B（RdB）的吸附量为202.2 mg/g,对甲基橙（MO）的吸附量为83.6 mg/g,对茜素红（ARS）的吸附量为160.2 mg/g。     

蔗渣炭/氧化铁复合吸附剂的制备及其吸附As(V)的机理

以甘蔗渣为原料,采用共沉淀法制备蔗渣炭/氧化铁复合吸附剂(BCIA)。通过静态吸附实验研究了其对As(Ⅴ)的吸附特性,用红外光谱和X射线光电子能谱对吸附前后的BCIA进行表征分析,探讨其对As(Ⅴ)的吸附机理。结果表明,BCIA的比表面积为81.94 m~2/g,零点电荷pHPZC=6.2。pH值为3.0~7.0时,BCIA对As(Ⅴ)的吸附效果最佳。红外光谱分析表明,BCIA对As(Ⅴ)的吸附反应遵循准二级动力学模型,Langmuir等温吸附模型适合拟合BCIA对As(V)的等温吸附。BCIA上具有的=C=O、—OH、—COOH等含氧官能团,可为化学吸附提供充足的吸附位点和提高BCIA的吸附能力。XPS分析表明:BCIA表面的含氧官能团如羧基(—O—C=O,533.4 eV)、羰基(=C=O,530.6 eV)参与了吸附反应,氧化铁在BCIA吸附As(Ⅴ)的过程中起了关键作用,被吸附到BCIA表面上的砷主要以HAsO~(2-)_4形态存在。     

改性柚皮生物炭的制备及其对水体磷酸盐的吸附性能

针对地表水体磷污染问题,利用农业废弃物柚子皮为原料制备柚皮生物炭(PB),以十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)为分散剂,制备改性纳米零价铁生物炭吸附材料(CNZVI)。使用扫描电镜、比表面积分析仪和X射线衍射分析仪等手段,研究柚皮生物炭改性前后的理化性能,并分析溶液p H、吸附剂投加量、反应时间、初始浓度和温度对CNZVI-PB吸附水中磷酸盐的影响。结果表明:CNZVI-PB对水中磷酸盐具备较好的吸附去除能力;溶液pH对磷吸附过程影响较大,最优吸附效率的pH值为3.0～7.0;该吸附反应是一个吸热过程,反应过程符合准二级动力学模型,及Langmuir等温吸附模型,在20～40℃时,磷最大吸附量达到8.47～9.62 mg/g。CNZVI-PB对磷酸盐的吸附过程主要包括静电吸附和配位基交换作用。     

负载8-羟基喹啉聚氨酯泡塑对水中Ni(Ⅱ)的吸附特性研究

提出以负载8-羟基喹啉(8-HQ)聚氨酯泡沫塑料为吸附剂,对水中Ni(Ⅱ)进行吸附的新方法。通过静态吸附实验,表征其吸附效果。结果表明,当吸附介质水的pH为8.0,温度为50℃,吸附剂质量为0.20 g时,负载泡塑对50 mL水中质量浓度为20μg/mL的Ni(Ⅱ)的吸附效果最佳,吸附率达到95.40%。     

具有大孔-介孔结构的磷酸钛的合成及溶菌酶吸附

以混合表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和烷基酚聚氧乙烯醚(OP-10)合成了大孔-介孔结构磷酸钛,并利用X射线衍射、红外光谱、扫描电镜、透射电镜、氮气吸附等表征手段对所制备材料的结构、形貌进行表征.水/乙醇体系的样品具有大孔-介孔结构,比表面积为162 m2/g,且大孔-孔径为1~2 m.乙醇溶剂条件下样品以介孔结构存在,比表面积可以达到272 m2/g,孔容0.359 cm3/g,孔径3.7 nm.在不同的pH溶液中测试溶菌酶吸附性能,最大吸附量在等电点处(=25.94 mol/g),吸附等温线为典型的L型,表明磷酸钛是一种很好的蛋白质吸附剂.     

ZnO中空微球的制备及其反应吸附脱硫性能

以蔗糖为模板剂,采用水热法制备了Zn(OH)2 碳复合微球,焙烧后形成了ZnO 中空微球。考察了焙烧速率对ZnO 中空微球形貌和孔结构形成的影响。利用X-射线衍射(XRD)、热重(TG)、扫描电子显微镜(SEM)、N2 吸附等表征手段对其结构进行分析。采用等体积浸渍法制备了Ni质量分数为5%的NiO/ZnO 吸附剂,并在固定床反应器中进行其反应吸附脱硫性能研究。结果表明,当焙烧速率为3 ℃/min时,所制备的ZnO 中空微球的比表面积和孔体积最大,分别为37.21m2/g和0.483cm3/g;在吸附温度为350℃、压力为1.2MPa、进料液体积空速为6h-1、氢气与模拟油体积比为60的条件下,Ni/ZnO 吸附剂吸附脱硫率可达96%,拥有潜在的应用价值。