废弃姜杆制备活性炭及其吸附性能研究

以农业废弃物姜杆为原料,KOH作为活化试剂,制备活性炭。研究了碱处理工艺、炭化温度、碱炭比、活化剂种类等因素对活性炭吸附性能的影响。实验结果表明:以KOH作为活化剂制备出的活性炭比表面积较好,较佳的炭化温度为700℃,活化时间为6h,碱∶姜杆比例为4∶1。湿法活化比干法工艺制备的活性炭,吸附性能更好,其比表面积可达151.1500m~2/g。用红外光谱、X射线扫描、BET对活性炭的性能进行了表征。活性炭经过研磨、酸洗水洗之后,再经过硝酸或者醋酸改性,比表面有了很大程度的提高,达到了790.0993 m~2/g。     

柳絮纤维生物质炭的制备及其对染料废液中Cr(Ⅵ)的吸附性能

针对目前酸性媒染染料废水中的六价铬Cr(VI)对水体环境污染严重的问题,以柳絮纤维为原料,通过限氧裂解法制备了KOH活化生物质炭(CBK)、NaOH活化生物质炭(CBN),采用吸附批实验法研究模拟染料废液pH值、吸附剂投放量、温度效应等对柳絮纤维生物质炭吸附处理Cr(VI)的影响,利用动力学和热力学相关模型对吸附过程进行拟合,探究柳絮纤维生物质炭对Cr(VI)的吸附机制。结果表明:CBK较CBN比表面积显著增大,表面吸附位点增多;在模拟废液pH值为2时,CBK、CBN对Cr(VI)的理论最大吸附量分别为82.68、47.16 mg/g,且吸附过程符合Freundlich热力学模型和准二级动力学模型,吸附过程主要为多分子层吸附,同时还伴随着化学吸附,该吸附反应是自发进行且为吸热反应,温度升高可显著提高柳絮纤维生物质炭对Cr(VI)的吸附量。     

改性活性炭对赤砂糖回溶糖浆的吸附性能研究

采用不同方法对活性炭(GAC)进行表面改性处理,利用SEM、比表面积等方法对改性后的活性炭进行表征分析,以赤砂糖回溶糖浆为研究对象,在不同条件下考察了改性前后的活性炭对赤砂糖回溶糖浆脱色性能的影响。结果表明,活性炭经不同方法改性后,经过浓硫酸氧化和氨水改性的活性炭比表面积都有所增加,孔径和总孔容也发生变化;在pH为5.0、用量为0.5%(质量分数)、温度为80℃、时间为60 min时,改性后的活性炭对赤砂糖回溶糖浆脱色率有较大的提高,经浓硫酸改性的活性炭对糖汁的脱色率为75.9%,相比未改性的脱色率提高了17.1%。氨水改性后的活性炭对糖汁的脱色率为68.9%,相比未改性的脱色率提高了10.1%;对改性后的活性炭进行吸附动力学及吸附等温线研究,试验表明,改性后的活性炭吸附动力学过程符合Lagargren二级动力学模型;吸附等温线符合Langmuir等温吸附方程。     

玉米芯生物炭对水中活性艳蓝的吸附特性

以玉米芯为原料制备生物炭,采用SEM及比表面积分析仪对其表面形貌及孔结构进行了表征,通过批次吸附试验,研究其对水中活性艳蓝的吸附行为。结果表明:玉米芯生物炭对活性艳蓝的吸附在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80.01 mg/g。吸附热力学结果显示:玉米芯生物炭对活性艳蓝的吸附是自发的,升高温度有利于吸附。     

臭氧改性对活性炭表面性能的影响及在卷烟中的应用

为了研究臭氧改性对活性炭表面性能的影响,开发适用于卷烟中的香精缓释材料,对臭氧改性前后活性炭的比表面积、孔隙结构、表面官能团、表面酸性基团含量等进行了测定,并以2-环戊烯酮为模型分子,考察了臭氧改性活性炭在卷烟中的应用情况。结果表明:(1)随着改性时间的延长,臭氧改性活性炭的比表面积和孔容增大,活性炭表面酸性基团含量增加。(2)臭氧改性活性炭的红外光谱图上碳氧键的吸收峰数量增加,改性后活性炭表面官能团的种类增加。(3)臭氧改性后活性炭对2-环戊烯酮的吸附位点种类增加,使其脱附活化能增大,吸附量增加。在卷烟抽吸过程中,臭氧改性活性炭使2-环戊烯酮的释放量升高,而对主流烟气常规化学成分释放量无明显影响。     

榴莲壳和龙眼壳活性炭的制备、表征及其吸附性能研究

本文以废弃榴莲壳、龙眼壳为原料,采用KOH化学活化法制备了榴莲壳、龙眼壳生物质活性炭,并探究了其对水中亚甲基蓝的吸附性能。采用比表面积测试(BET)、傅立叶红外光谱(FT-IR)、电子扫描电镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)对制备的榴莲壳、龙眼壳生物质活性炭进行了表征,并重点研究了活性炭添加量、亚甲基蓝溶液初始浓度、反应时间、温度和pH对其吸附亚甲基蓝(MB)的影响。结果表明：200 mg/L MB水溶液在最佳反应条件(炭投入量为30 mg、pH8.0、120 min)下,榴莲壳(龙眼壳)活性炭最大吸附量为363 mg/g;榴莲壳和龙眼壳活性炭的比表面积分别为999.63 m²/g和1377.95 m²/g,平均孔径分别为2.13 nm和2.20 nm,另外榴莲壳、龙眼壳活性炭表面均有大量孔洞且具有一定的层状结构,这些孔洞的存在为活性炭吸附提供了丰富的吸附位点,与市售商用活性炭相比,具有更加密集的孔状结构,并且对亚甲基蓝的吸附能力更强。     

改性硅藻土对重金属离子Cd~(2+)、Pb~(2+)的吸附研究

本文通过对天然硅藻土进行酸洗和超声波复合改性处理来改善其吸附性能,并以此作为吸附剂处理皮革废水中的重金属污染物。利用红外光谱分析(FTIR)、扫描电镜分析(SEM)、比表面积分析(BET)以及X射线衍射分析(XRD)的方法,对比了硅藻土改性前后组织形态以及微观结构的变化;通过振荡吸附实验,研究了天然硅藻土和改性硅藻土对重金属离子Cd~(2+)、Pb~(2+)的吸附性能。结果表明:改性处理后,硅藻土表面孔隙的杂质明显减少,晶体结构更加有序整洁,孔径与比表面积均有所增长,分别为:13.781 nm和76.081 m2·g-1;当改性硅藻土投加量为8 g/L,吸附时间为60 min时,吸附反应达到平衡,且达到对重金属离子的最大去除率,对Cd~(2+)的最大去除率为52.95%,比天然硅藻土高出19.24%,对Pb~(2+)的最大去除率为89.37%,比天然硅藻土高出34.37%;改性处理之后,最大吸附容量从Cd~(2+)11.8625 mg/g、Pb~(2+)12.5486 mg/g升高到了Cd~(2+)14.1451 mg/g、Pb~(2+)14.5479mg/g;改性前后硅藻土对两种重金属离子的吸附过程较好地符合Freundlich吸附等温模型和二级动力学模型。     

磷酸活化文冠果果壳生物炭及其对亚甲基蓝的吸附性能

目的：探究文冠果相关产业废弃物处置方法。方法：以文冠果果壳为原料,磷酸为活化剂,在单因素试验基础上,采用Box-Behnken中心组合设计进行生物炭制备条件优化,并将最优制备条件下所得生物炭用于吸附水体中亚甲基蓝,通过考察吸附影响因素,确定磷酸活化制备的文冠果果壳生物炭对亚甲基蓝的吸附特性,并结合动力学分析探讨其吸附机理。结果：磷酸活化制备文冠果果壳生物炭的最优工艺条件为浸渍比（m_果壳粉∶m_磷酸溶液）1∶21,热解温度530 ℃,热解时间75 min。文冠果果壳生物炭吸附水体中亚甲基蓝最优条件为溶液初始pH 12.6,生物炭投加量1.0 g/L,亚甲基蓝初始质量浓度200 mg/L,吸附平衡时间120 min。文冠果果壳生物炭对水体中的亚甲基蓝吸附服从准二级反应动力学关系,吸附过程由液膜扩散控制、孔隙扩散控制和吸附解析平衡3个阶段组成。结论：磷酸活化可显著提升文冠果果壳生物炭比表面积和孔容,进而显著提升其对亚甲基蓝的吸附性能。     

黑茶茶渣制备生物炭吸附废水中Cr(Ⅵ)研究

文章以黑茶茶渣为原料使用限氧控温热解法制备生物炭,并就生物炭对水中Cr(Ⅵ)的吸附影响因素进行了研究。结果表明,生物炭对Cr(Ⅵ)吸附效果明显优于未处理茶渣;其中样品SW900对Cr(Ⅵ)的吸附效果最好,达到97.02%,最佳吸附条件为水温25℃、pH值为1～2,吸附时间为5h,其最佳投加量为12g·L-1;生物炭对Cr(Ⅵ)的吸附行为符合Freundlich吸附模型,吸附属于多分子层吸附。     

改性花生壳材料在吸附菜籽油中游离脂肪酸的应用

以花生壳为原料,通过酸碱活化法制备了改性花生壳(MPS)材料,考察了MPS对菜籽油中游离脂肪酸(FFA)的吸附脱除效果,并对MPS的脱酸机理进行初步探讨。研究结果表明,通过0.5%H_2SO_4和10%Na OH处理后,获得的MPS吸附脱酸效果良好,并在脱酸温度40℃、脱酸时间120min的条件下,以2%的MPS添加量,菜籽油的酸值(KOH)从3.3 mg/g降到0.16 mg/g。同时,通过扫描电子显微镜、比表面积测定仪、X射线衍射仪和~(13)C-核磁共振对MPS的结构变化进行了表征,结果表明在MPS吸附脱除FFA的过程中,化学吸附为主导作用。     

吸附型固载二氧化氯吸附剂性能的研究

研究了4种吸附剂AC1、AC2、GZT及ATBT对二氧化氯的吸附性能,探讨了吸附剂的比表面积和孔结构对二氧化氯吸附性能的影响。重点研究了NH3.H2O改性后AC1的孔结构和表面酸碱基团变化对其吸附性能的影响。结果表明,吸附剂的微孔孔容及比表面积越大,越有利于对二氧化氯的吸附;与AC1相比,经NH3.H2O改性后的活性炭GAC1表面碱性基团含量、微孔孔容及微孔面积增加,从而提高了其对二氧化氯的吸附性能。     

生物炭对‘赤霞珠’葡萄根域环境及根系构型的影响

为研究生物炭对‘赤霞珠’葡萄根系发育及根域环境的影响,采用盆栽试验分析不同生物炭和有机肥处理对植株根系发育及根域环境的影响。结果表明:土壤理化性状随着生物炭施入量的增加而明显改善,施炭量25 g/kg处理的土壤容重与对照(CK)相比降低8.6%,总孔隙度提高56.4%,土壤含水量提高28%;施用生物炭的土壤pH明显高于对照;施用生物炭增加了土壤碱解氮的含量,以15 g/kg效果最好;施用生物炭明显提高土壤酶活性,显著增加土壤微生物含量。生物炭对‘赤霞珠’的生长具有促进作用,其随施炭量的增加而增强,施炭25 g/kg处理的植株株高和干物质比分别比CK提高26%和198%;根长、根表面积、根系体积、根尖数为CK的164%、153%、128%、154%。因此,生物炭可以明显改善根域环境,促进根系发育。     

虾壳基生物吸附剂的制备及对Cr(Ⅵ)吸附热力学研究

以废弃虾壳为原料,在N₂环境下通过管式炉高温活化制备生物吸附材料,并采用场发射扫描电镜、透射电子显微镜、全自动比表面积及孔径分析仪、X射线单晶衍射仪、红外光谱仪对其进行表征;同时探讨了虾壳基生物吸附剂对水中Cr6+的吸附性能。结果表明,在800℃下制备的虾壳基生物吸附剂经过改性后,主要成分是CaO,比表面积达137.942 m2/g,是活化前的4倍。通过吸附实验发现,虾壳基生物吸附剂的用量和pH对吸附效果的影响较大,且对Cr6+的吸附同时符合Freundlich和Langmuir两种等温吸附模型。由此可知,通过废弃虾壳制备的生物吸附剂,具有良好的吸附性能,可将其制备成一种纯天然的绿色水处理剂。     

玉米芯生物炭对水中Pb(Ⅱ)的吸附

以玉米芯为原料制备生物炭,采用扫描电镜及N_2吸附等温线对其表面形貌及孔结构进行了表征,通过批次吸附试验,研究了其对水中Pb(II)的吸附行为。结果表明:玉米芯生物炭对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吸附模型能够很好地模拟吸附等温线,最大饱和吸附量为79.36 mg/g。热力学结果显示:玉米芯生物炭对Pb(II)的吸附主要以化学吸附为主,升高温度有利于吸附。在Cd(II)共存的条件下,玉米芯生物炭对Pb(II)的吸附受到一定的抑制。     

金属有机骨架衍生氮掺杂多孔炭的制备及其对茜素红的吸附

以金属有机骨架为前驱体,通过高温退火处理得到十二面体结构的氮掺杂多孔炭,用于吸附印染废水中的茜素红。用XRD、扫描电镜、比表面积分析仪对其进行表征。采用静态吸附实验研究吸附剂用量、染料初始质量浓度、溶液pH等因素对氮掺杂多孔炭吸附茜素红染料的影响。结果表明:大比表面积的介孔氮掺杂多孔炭对茜素红印染废水的去除率高达97.5%。     

香蕉皮吸附剂的制备及其对Cr6+ 的吸附参数研究

研究了不同吸附参数对香蕉皮吸附Cr6+吸附效果的影响,探讨其吸附特征及吸附机理。在吸附参数pH2.0、Cr6+初始浓度150mg/L、吸附平衡时间180min、吸附剂粒径为200目条件下,经乙醇和醋酸(v∶v=5∶1)改性处理的香蕉皮最大吸附量为64.0mg/g;经海藻酸钠和明胶(m∶m=4∶1)固定化香蕉皮最大吸附量为68.5mg/g,比对应未处理的吸附能力提高12%。实验结果表明,经本实验固定化的改性香蕉皮吸附剂对Cr6+的最大吸附量比对应未处理的有了明显提高,是良好的重金属离子生物吸附剂,为其在饮用水净化及污水处理应用中提供了理论依据。     

改性国槐叶对孔雀绿的生物吸附特性

为了提高国槐叶的生物吸附能力,以废弃国槐叶为原料,经碱热烫改性制备新型生物吸附剂,采用BET、SEM、EDS和FTIR进行了表征。采用单因素实验研究温度、吸附剂用量、孔雀绿初始质量浓度、颗粒粒径、时间、pH对吸附率的影响,对显著因素进行二次正交旋转组合优化,同时分析其吸附等温模型及吸附动力学特性。吸附效果与其他材料进行横向对比,并做吸附再生实验。结果表明,改性国槐叶表面具有高度疏松的褶皱结构且比表面积大,有利于增强吸附效应;在吸附过程中多是—OH、C—C起作用,且有离子交换;最佳吸附条件:孔雀绿初始质量浓度200 mg/L、吸附剂用量1.2 g、吸附时间140 min;吸附过程较好地符合Langmuir及Freundlich等温式,说明吸附过程是单层吸附与多层吸附相结合,且符合准二级动力学模型(R~2=0.999 5);改性国槐叶对孔雀绿的吸附率在1%水平上极显著地优于其他材料;5次循环使用后,吸附率仍高达66%以上。     

含硫改性壳聚糖/NCC复合气凝胶的制备及其在废水中应用

本文以纳米结晶纤维素(NCC)和含硫改性壳聚糖为原料,合成含硫改性壳聚糖气凝胶和含硫改性壳聚糖/NCC复合气凝胶。通过扫描电镜(SEM)和比表面积(BET)对两种气凝胶的形貌和结构进行了分析;并通过改变溶液的pH值、初始浓度、吸附时间和吸附剂用量等吸附条件,探究了气凝胶对Hg~(2+)的吸附情况。实验结果表明,与含硫改性壳聚糖气凝胶相比,复合气凝胶的比表面积增大了10.37%;在pH为5、吸附剂用量30.0 mg和Hg~(2+)溶液初始浓度为100mg/L时,复合气凝胶的最大吸附容量达到最大为242.3 mg/g,比含硫改性壳聚糖气凝胶增加了2.02%;并且复合气凝胶对Hg~(2+)的吸附过程符合准二级动力学模型,同时复合气凝胶能用脱附剂EDTA脱附再生。     

改性聚氯化铝残渣吸附剂的制备及对亚甲基蓝的吸附

采用聚氯化铝压滤残渣(PACR)改性制备新型吸附剂(M-PACR),考察该吸附剂对亚甲基蓝的吸附效果及脱色性能。SEM表明:M-PACR较PACR表面孔隙结构更加明显;BET分析数据显示:M-PACR较PACR比表面积增大了近3倍;吸附实验结果表明:M-PACR的最佳吸附pH为8。M-PACR对亚甲基蓝的吸附符合二级吸附动力学模型与Langmuir等温吸附模型。     

蒸汽爆破预处理杨木基多孔炭吸附性能的研究

采用蒸汽爆破技术对杨木进行预处理,以蒸汽爆破前后的杨木为原料制备多孔炭,探究蒸汽爆破对杨木基多孔炭成孔性能的影响。采用N₂吸附-脱附曲线、扫描电子显微镜和傅里叶变换红外光谱仪对制得的多孔炭进行表征。结果表明,以蒸汽爆破后的杨木为原料、添加尿素制备的多孔炭PC_SE-N的比表面积最高,为3002 m²/g,明显高于杨木原料（无蒸汽爆破）多孔炭PC_NP-N（2698 m²/g）,且PC_SE-N具有高介孔比表面积（1976 m²/g）。以亚甲基蓝为吸附质,对制得的多孔炭的吸附性能进行评估,发现PC_SE-N对亚甲基蓝的吸附量可达1726 mg/g,吸附过程符合准二级动力学方程和Langmuir模型。