硝酸改性污泥基生物炭除U(Ⅵ)效果及机理分析

以城市污泥为原料制备出污泥基生物炭(SSB),并通过硝酸酸化处理得到硝酸改性污泥基生物炭(SSB-AO),探究了SSB-AO投加量、溶液初始pH、离子强度、吸附时间、U(Ⅵ)初始质量浓度以及吸附温度对SSB-AO去除U(Ⅵ)的影响,通过SEM-EDS、FTIR及XPS分析SSB-AO对U(Ⅵ)的去除机理.结果表明:SS...     

污泥基生物炭处理酸性含U（Ⅵ）废水的效能与机理

通过城市污泥(SS)慢速热解制备污泥基生物炭(SSB),并研究初始pH、投加量、共存离子、吸附时间和温度等因素对SSB去除U(Ⅵ)的影响,探讨吸附动力学和吸附等温线特征。通过元素分析、扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)分析U(Ⅵ)吸附去除的机理。结果表明SSB去除U(Ⅵ)的适宜条件为:pH=3、投加量1 g/L、吸附时间240 min;在此条件下,在温度30℃时最大吸附量为34.51 mg/g。吸附动力学符合拟二级动力学模型;Langmuir吸附等温模型能更好描述生物炭对U(Ⅵ)的吸附行为。U(Ⅵ)吸附去除机理主要包括静电作用,与Si—O—Si的n-π相互作用,与羟基(—OH)、羧基(—COOH)的配位络合。通过5次吸附-解吸试验发现,U(Ⅵ)去除率和SSB再生率均在80%以上。本研究表明污泥基生物炭具备处理与修复酸性含U(Ⅵ)废水污染的潜力。     

生物除铬(Ⅵ)效果及机理探讨

以特定污泥挂膜的自制厌氧生物滤床系统具有良好的去铬(Ⅵ)能力。恒流泵最佳流量为47mL/min,外加碳源使废水COD约140mg／L,铬(Ⅵ)的浓度由60mg／L,左右降到0．5mg／L,以下(一级排放标准),需要4h,而对照组(未加碳源)需要14h。铬(Ⅵ)浓度由64．66mg／L,提高到75．53mg／L时,对系统负面影响甚微,提高到95．47mg／L,时,系统出水达标所需时间延长到7．5h。添加微量金属离子与未添加微量金属离子的情况相比,处理效率提高21．26％。分析试验表明：铬(Ⅵ)的去除途径可能是由生物还原作用将六价铬还原为三价铬,形成氢氧化铬沉积于微生物表面。     

垃圾渗滤液污泥基生物炭吸附Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)的效果及机理研究

以垃圾焚烧发电厂垃圾渗滤液处理后产生的污泥为原料,热解制备垃圾渗滤液污泥基生物炭(Landfill leachate sludge-derived biochar,LLSDB)。单因素实验发现,在LLSDB热解温度为500、600℃,投加量为0.3、0.3 g,吸附温度为40、20℃,Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)的溶液初始浓度分别为1 000、200 mg/L时,Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)的去除率分别达到96.4%和94.9%。竞争吸附实验说明Cd(Ⅱ)对Pb(Ⅱ)的吸附起一定促进作用,而Pb(Ⅱ)对Cd(Ⅱ)的吸附起强烈抑制作用。通过吸附等温线、电镜扫描以及X射线衍射分析,推测其吸附机理：LLSDB中碳酸盐和氢氧化物热解生成氧化物,氧化物在水溶液中生成氢氧化物,与Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)发生置换反应及竞争反应,最终生成PbCO₃、Cd(OH)₂,沉淀在LLSDB的表面,即LLSDB对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附,浓度低时遵循线性分配,以物理吸附为主;浓度高时发生一系列化学反应,以化学吸附为主。     

氨基功能化烟叶生物炭对废水中U(Ⅵ)的吸附行为

对废弃卷烟烟叶进行炭化处理后再引入氨基功能基团制备了氨基化烟叶生物炭吸附剂(ATC),通过SEM、FTIR、XPS对ATC进行了表征,考察了pH、ATC投加量、温度、吸附时间、U(Ⅵ)初始质量浓度对ATC吸附U(Ⅵ)的影响.结果表明,在U(Ⅵ)初始质量浓度为250 mg/L、pH=6、ATC投加量为0.2 g/L、温度为40℃、吸附时间为210 min时,ATC对U(Ⅵ)的最大理论吸附量为495.04 mg/g.吸附动力学符合准二级动力学模型;Langmuir吸附等温模型能更好地描述ATC对U(Ⅵ)的吸附行为.ATC对U(Ⅵ)的吸附去除机理主要包括静电相互作用,与 —NH2、—OH、—COOH的配位络合,与Si—O—Si的π-π相互作用.5次吸附-解吸实验后,ATC对U(Ⅵ)的吸附率在86.71％以上.     

氨基功能化烟叶生物炭对废水中U(Ⅵ)的吸附行为

对废弃卷烟烟叶进行炭化处理后再引入氨基功能基团制备了氨基化烟叶生物炭吸附剂(ATC),通过SEM、FTIR、XPS对ATC进行了表征,考察了pH、ATC投加量、温度、吸附时间、U(Ⅵ)初始质量浓度对ATC吸附U(Ⅵ)的影响.结果表明,在U(Ⅵ)初始质量浓度为250 mg/L、pH=6、ATC投加量为0.2 g/L、温度为40℃、吸附时间为210 min时,ATC对U(Ⅵ)的最大理论吸附量为495.04 mg/g.吸附动力学符合准二级动力学模型;Langmuir吸附等温模型能更好地描述ATC对U(Ⅵ)的吸附行为.ATC对U(Ⅵ)的吸附去除机理主要包括静电相互作用,与 —NH2、—OH、—COOH的配位络合,与Si—O—Si的"π-π"相互作用.5次吸附-解吸实验后,ATC对U(Ⅵ)的吸附率在86.71％以上.     

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。     

污泥基生物炭处理重金属废水研究进展

简述了污泥基生物炭制备方法和吸附重金属的影响因素以及主要机理,包括物理吸附、静电吸附、离子交换、络合作用以及化学沉淀;介绍了污泥基生物炭改性方法以提高吸附重金属效果;最后对污泥基生物炭的应用进行了展望。     

硫酸盐还原剩余污泥-生物炭制备及对 Cr(VI)去除性能

以硫酸盐还原剩余污泥(sulfate reducing sludge, SRS)作为生物质原料，在500 ℃限氧条件下制备生物炭材料（SBC-500）。并以某污水处理厂污泥浓缩池中的厌氧污泥制备的生物炭（BC-500）作为对照，通过SEM、XRD、FTIR及BET对两种生物炭进行表征分析，并对比不同材料对Cr(Ⅵ)的去除能力。结果表明：相较于BC-500，SBC-500在产率、灰分及孔容方面具有优势，其BET比表面积为17.90 m2/g，明显大于BC-500（10.24 m2/g）。以SRS制备的SBC-500，其表面孔道结构明显，生物炭内部镶嵌有不规则边缘晶型结构，XRD观测到石墨烯碳、非晶型碳及FeS晶型结构存在，FTIR图谱出现O═S═O的反对称伸缩振动峰、S═O双键的特征吸收峰。在pH为3，投加量为0.2 g，Cr(Ⅵ)初始质量浓度为10 mg/L，吸附48 h后，SBC-500对Cr(Ⅵ)去除率达到100%，初始质量浓度增至200 mg/L时，SBC-500对Cr(Ⅵ)的吸附量为8.22 mg Cr(Ⅵ)/g，与BC-500相比，SBC-500对Cr(Ⅵ)具有更好的去除能力。该研究为剩余污泥实现资源化处置与受重金属污染水体修复提供新的理念与思路。     

水热制生物炭对含Cr(Ⅵ)废水吸附特性的研究

用废弃生物质制备生物炭以期提供处理含重金属废水的低成本、环境友好的材料。实验探讨了生物质炭的制备及生物质炭处理含Cr(Ⅵ)废水的影响因素。结果表明,相同的制备条件下,玉米芯生物炭的吸附效果优于松子壳生物炭。对于200mL50mg/L的含Cr(Ⅵ)废水,当pH=2,转速为100r/min时,室温下0.2g生物质炭在10min内对Cr(Ⅵ)的吸附率可达99.20%。吸附反应较好地符合拟二级动力学。在功率为800W的定频微波中对吸附后的样品进行解吸,30min后样品中基本不存在Cr(Ⅵ)。     

Fe浸渍污泥生物炭对含Cd(Ⅱ)废水的吸附性能研究

通过城市污泥热解制备污泥生物炭(BC),采用FeCl_3溶液浸渍污泥生物炭后制备出磁性污泥生物炭(MBC),对比了BC与MBC去除水溶液中Cd(Ⅱ)的能力。考察溶液初始pH、吸附时间、吸附温度以及Cd(Ⅱ)初始浓度对BC和MBC去除Cd(Ⅱ)效果的影响。结果表明,BC和MBC均符合拟二级动力学吸附模型;Langmuir吸附等温模型能够更好地描述BC和MBC去除Cd(Ⅱ)的过程。在溶液初始pH为6.0,生物炭投加量为10 mg,Cd(Ⅱ)质量浓度为10～150 mg/L的溶液25 mL,吸附时间为360 min,温度为25℃的最佳条件下,BC和MBC对Cd(Ⅱ)最大的吸附量分别为76.93 mg/g和167.42 mg/g。经过5次吸附解吸试验,MBC的Cd(Ⅱ)去除率保持在90%以上,BC的Cd(Ⅱ)去除率在55%左右,说明MBC具有更好应用于去除含Cd(Ⅱ)废水的能力。     

黄麻对溶液中Cr(Ⅵ)的生物吸附效果及机理研究

以黄麻粉末吸附处理含Cr(Ⅵ)废水,考察了黄麻不同部位、粒径、p H、初始Cr(Ⅵ)浓度和吸附时间对吸附效果的影响,进行了动力学和等温吸附研究,利用扫描电镜表征了吸附剂表面形态。结果表明,对于粒径为0.18 mm的黄麻叶,当p H为1,Cr(Ⅵ)初始质量浓度为100 mg/L,吸附时间为60 min时,可以达到较好的吸附效果;吸附过程符合拟二级动力学方程和Langmuir等温线方程,饱和吸附量为185.09 mg/g。以黄麻叶处理含Cr(Ⅵ)废水价格低廉、高效、快速,其可用于水体重金属污染修复。     

污泥水热炭的制备及吸附废水中Cr(Ⅵ)特性

以城镇污水处理厂剩余污泥为原料,采用水热碳化法在不同温度和停留时间的条件下制备水热炭并用于吸附废水中的Cr(Ⅵ)。通过比表面积和孔径分析、扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱仪、ζ电位对水热炭进行了表征分析。结果表明,水热碳化反应温度240℃和停留时间4 h为污泥水热炭吸附剂的优化制备条件;污泥水热炭是表面含有多种官能团的介孔材料;对于初始质量浓度50 mg/L的含Cr(Ⅵ)废水,当温度为25℃、pH为2.5,水热炭投加量为10 g/L时,对Cr(Ⅵ)的去除率可达99.81%;Langmuir等温吸附模型和准2级动力学方程能较好地反应污泥水热炭对Cr(Ⅵ)的吸附过程。     

富集的硫酸盐还原菌沉积物生物还原地下水中U(Ⅵ)的实验研究

通过添加富集得到的含有丰富的硫酸盐还原菌的沉积物到沉积物-地下水微模型中,并添加乙醇作为碳源,分别与接种硫酸盐还原菌并添加碳源组和仅添加碳源组相比较,研究富集的硫酸盐还原菌沉积物对地下水中U（Ⅵ）还原的作用。结果表明,添加硫酸盐还原菌沉积物组、接种硫酸盐还原菌组和对照组中的铀浓度分别在第19、22和28 d下降至GB 23727-2009规定的0.05 mg·L^-1排放标准以下。各组沉积物中具有还原U（Ⅵ）功能的微生物群落的多样性差异较小。添加硫酸盐还原菌沉积物组、接种硫酸盐还原菌组和对照组的沉积物中具有还原U（Ⅵ）功能的微生物群落的丰度分别为35.3%、32.5%和13.1%。由此可见,富集的硫酸盐还原菌沉积物增加了微模型中具有还原U（Ⅵ）功能的微生物群落的丰度,从而促进了U（Ⅵ）的还原。     

重组微生物修复U(Ⅵ)污染的研究进展

铀及其化合物引起的环境污染问题日渐严重,微生物修复在其治理方面表现出优越性能.相比较于野生型微生物,重组微生物表现出更好的环境适用性及更优异的重金属污染修复潜力,在环境治理领域有更高的应用价值.本文分析了微生物与U(Ⅵ)相互作用的机理及基因工程菌在重金属污染修复中的应用,为发掘高效、经济的处理重金属污染方法提供重要依据...     

解磷菌改性生物炭去除水中U(Ⅵ)的效能与机理

采用解磷菌(PSB)对猪粪生物炭(PMBC)改性制得改性生物炭(PMBC+PSB)，探讨了其对水中U(Ⅵ)的去除效果与作用机制。研究结果表明， PMBC改性24 h制得生物炭(PMBC+PSB24)的除U(Ⅵ)效果最佳，改性后生物炭内壁孔洞明显增多，BET结果测定PMBC+PSB24比表面积和总孔体积相较改性前分别增加了88.1%和39.7% 。当温度为30 ℃，pH值为4， U(Ⅵ)初始质量浓度10.00 mg/L，PMBC+PSB24投加量0.20 g/L时，其对水中U(Ⅵ)去除率达99.46%。PMBC+PSB24对水中U(Ⅵ)最大吸附容量达555.19 mg/g，相较未改性的提升24.44%，吸附过程符合Freundlich 等温模型与拟二级动力学模型。SEM、TEM表征结果显示，PMBC+PSB24表面和菌体内部均出现放射状晶体，XRD结果表明该晶体为变钾铀云母[K(UO2)(PO4)·3H2O]。FTIR、XPS结果表明，PMBC+PSB24表面官能团丰度提高，参与吸附的主要为羟基和磷酸基团。改性生物炭主要的除U(Ⅵ) 机理为表面络合和矿化沉淀。经过5次吸附-解吸循环后改性生物炭的吸附量仅下降9.4%，具有良好的再生性能。     

生物除铬(VI)效果及机理探讨

以特定污泥挂膜的自制厌氧生物滤床系统具有良好的去铬(VI)能力。恒流泵最佳流量为47mL/min,外加碳源使废水COD约140mg/L,铬(VI)的浓度由60mg/L左右降到0.5mg/L以下(一级排放标准),需要4h,而对照组(未加碳源)需要14h。铬(VI)浓度由64.66mg/L提高到75.53mg/L时,对系统负面影响甚微,提高到95.47mg/L时,系统出水达标所需时间延长到7.5h。添加微量金属离子与未添加微量金属离子的情况相比,处理效率提高21.26%。分析试验表明:铬(VI)的去除途径可能是由生物还原作用将六价铬还原为三价铬,形成氢氧化铬沉积于微生物表面。