改性浒苔生物炭吸附水溶液体系中的Cd2+

本研究运用NaOH浸渍法和合成硅源方法,采用NaOH和TMT-102(一种商用重金属捕捉剂)改性浒苔生物炭,研究两种改性产物NaOH-BC和TMT-BC的Cd2+吸附效果.采用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)、Brunauer-Emmett-Teller法(BET)测定比表面积等手段进行表征,探究了吸附时间、初始Cd2+浓度、吸附剂投加量、初始溶液pH值、吸附温度、共存离子等因素对改性生物炭的Cd2+吸附影响.结果显示未改性的生物炭表面光滑,NaOH-BC表面未见有明显的腐蚀痕迹,TMT-BC表面呈密集雪花状,且吸附后的两种改性生物炭比表面积相对于吸附前减小;改性和吸附处理后,生物炭的衍射峰位置发生了变化;改性浒苔生物炭的吸附属于均匀的单层化学吸附;在吸附300 min,初始Cd2+浓度为15 mg·L-1,初始溶液pH值为6、吸附剂用量为0.8 g·L-1的条件下,上述两种改性生物炭对Cd2+的最大吸附量分别为1.21和7.23 mg·g-1.TMT-102负载改性法可有效提高浒苔生物炭吸附Cd2+效果.     

裂解温度对湿地植物基生物炭理化性质与镉吸附特性的影响

以湿地植物美人蕉(MBC)、再力花(ZBC)和旱伞草(HBC)为原材料，采用热裂解法于300、 500、 700℃下制备生物炭，应用全自动元素分析仪、扫描电子显微镜、红外光谱等手段表征分析生物炭理化性质，采用静态吸附法系统研究生物炭对镉的吸附特性。结果表明：制备温度对生物质炭的理化性质、表面形貌和矿物成分有很大影响；中温(500℃)、高温(700℃)裂解生物炭对镉的吸附性能优于低温(300℃)裂解生物炭的，500℃裂解生物炭吸附性能最好，对Cd²⁺吸附容量均值可达96.00 mg·g^-1,极值可达108.28 mg·g^-1,且吸附容量从大到小为ZBC、 MBC、 HBC; 500℃裂解湿地植物基生物炭对Cd²⁺的吸附平衡时间为30 min左右，适宜的投加量和较大的溶液pH、离子初始质量浓度、反应温度有利于生物炭对Cd²⁺的吸附，对Cd²⁺吸附过程更符合Freundlich等温吸附模型和拟二级动力学模型，且属于优惠吸附；裂解温度的升高可以促进生物炭芳香化，改...     

表面活性剂改性巴旦木壳对阴阳离子染料的吸附研究

采用表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)在超声条件下制备了改性巴旦木壳,并对其用于阴阳离子染料的吸附进行了研究。以苋菜红为研究对象,考察了pH、吸附时间、离子强度和染料初始浓度对吸附效果的影响。结果表明,超声30min就可以实现CTAB改性巴旦木壳的制备,其对4种阴阳离子染料均具有良好的脱色效果,但对阴离子染料的脱色结果更好。以苋菜红为模型,显示改性巴旦木壳在中性或弱碱性条件下振荡吸附10min即可实现对苋菜红具有良好的脱色效果,离子强度对吸附有一定影响。吸附等温线研究表明,该吸附适配于Langmuir等温吸附模型,改性巴旦木壳对苋菜红的最大吸附量为13.7mg/g,并且,甲醇可以将改性巴旦木壳上吸附的苋菜红完全洗脱。鉴于CTAB改性巴旦木壳的简便制备方法及对阴阳离子染料良好的脱色性能,可推荐用于废水中阴阳离子染料的去除。     

β-环糊精改性梧桐叶基生物炭对水中镉离子的去除研究

制备了以梧桐叶为原料的生物炭(BC),并用戊二醛作为交联剂,将β-环糊精负载在梧桐叶基生物炭上制备β-环糊精改性生物炭(β-BC)。采用比表面积分析和红外光谱对生物炭进行表征分析,并将其用于吸附水中的镉离子(Cd²⁺),考察吸附时间、投加量、吸附剂用量和pH等不同因素对吸附性能的影响。实验结果表明,改性后的生物炭比表面积、总孔体积和平均孔径均稍有下降,β-BC对Cd²⁺的去除率高达99.2%,比BC高14%,且更快达到吸附平衡。此外,BC对Cd²⁺的吸附满足伪一级动力学方程模型,β-BC对Cd²⁺的吸附满足Elovich方程模型,而Freundlich等温吸附模型对BC和β-BC均有更好的拟合效果。     

微波辅助碳酸钾活化制备玉米秆基活性生物炭

以碳酸钾为活化剂、少量活性炭为吸波剂,在氩气保护下对玉米秸秆进行微波加热制备活性生物炭。采用比表面积(BET)、扫描电镜和能谱(SEM和EDS)及化学检测的方法,研究了微波加热过程中生物炭孔隙度的变化规律,考察了温度、活化剂(K2CO3)配量、微波功率和保温时间对生物炭吸附性能及产率的影响。结果表明,微波加热制备活性生物炭的最佳条件为:温度650℃、活化剂(K2CO3)配量150%、微波功率700W、保温时间5min。此条件下获得产率为28.1%的活性生物炭,具有发达的多级孔隙结构,比表面积1036.7m2/g;而且此生物炭吸附性能较好,其中碘吸附值1238.7mg/g,亚甲基蓝吸附值254mg/g,优于木质净水用活性炭国家一级标准(GB/T 13804.3-1999)。     

不同类型生物炭对CO2吸附性能及其机理

本研究以5种生物质为原料制备了生物炭,并对其进行理化表征,考察了生物炭对CO₂的吸附性能及机理。结果表明,椰壳(YK)、松木(SM)生物炭的比表面积是玉米芯(YM)、芦苇秆(LW)、椰衣(YY)生物炭的1.99～2.90倍。YK、SM对CO₂的吸附量(108.78～118.89 mg/g)高于YM、LW、YY(95.33～105.55 mg/g)。此外,YK中较高的S含量(2.17%)与碱度对CO₂吸附也起着促进作用。研究发现,生物炭的比表面积、孔径、碱度、官能团均是影响CO₂吸附的重要因素,当孔隙差异明显时,孔隙结构对CO₂吸附的影响会掩盖碱度带来的差异。Avrami模型和Langmuir模型可以较好地拟合生物炭对CO₂的吸附过程,表明CO₂在生物炭上的吸附以单层吸附为主。生物炭吸附CO₂是以物理吸附为主伴有化学吸附作用的过程,且受温度影响较大,当温度从0℃升高到65℃时,生物炭对CO₂的...     

不同原料烘焙炭的理化特性及对亚甲基蓝的吸附性能

选择四种生物质为原料,经300℃热裂解制成生物质烘焙炭,研究生物烘焙炭理化特性对亚甲基蓝的吸附特性以及动力学、热力学特性,分析了pH值、吸附时间、溶液初始质量浓度、生物质投加量对吸附效果的影响。同时对吸附动力学以及吸附机制进行研究。结果表明:生物质烘焙炭对亚甲基蓝的吸附约60 min即达平衡;适宜pH值为8～12,平衡吸附量随着初始浓度的增加而增加。四种生物质烘焙炭对亚甲基蓝的等温吸附均可用Langmuir方程和Frcundlich方程拟合,木粉烘焙炭属于单分子层吸附,而壳类生物质烘焙炭以多分子层吸附为主,吸附过程符合准二级动力学方程,即以化学吸附为主,吸附过程由膜扩散和颗粒内扩散共同控制,颗粒内扩散为主要吸附速率控制步骤,吸附过程为吸热反应,高温有利于吸附体系的自发进行。最终得到四种原料烘焙炭吸附能力的强弱顺序为:核桃壳烘焙炭木粉烘焙炭椰子壳烘焙炭橡胶籽壳烘焙炭。     

松针基碳电极的制备及对碱/碱土金属离子的电吸附

以松针为初始原料,通过低温水热-高温碳化(活化)法,制备了两种松针基生物碳(PN和APN),在此基础上以自制生物炭为主要原料制备了生物碳基电吸附电极。通过SEM、拉曼光谱仪、XRD仪、比表面积和孔径分析仪以及电化学工作站对材料的形貌、结构和电化学性能进行表征,并考察了电吸附电极对碱/碱土金属离子的电吸附行为。结果表明,经活化得到的生物碳(APN)具有较大的比表面积(1 545 m~2·g~(-1))和更为发达的孔道结构,作为电吸附电极,其电化学性能良好(电容高)。吸附性能研究表明,在初始浓度相同的情况下,电极对离子的归一化吸附容量顺序为:Sr~(2+)Ca~(2+)Mg~(2+)Cs~+Rb~+K~+Na~+Li~+。吸附电压越高,电极的吸附容量越大。离子初始浓度越大,吸附容量也越大。循环结果表明,生物碳基电吸附电极的循环使用性能良好。     

龙葵生物炭的制备及对重金属镉的吸附研究

以修复土壤重金属污染的植物龙葵为原料制备生物炭,利用龙葵生物炭吸附去除含有重金属Cd~(2+)的污水,对龙葵生物炭颗粒参数以及其吸附Cd~(2+)的条件进行分析。结果表明:用氢氧化钠去脂、稀硝酸活化、550℃煅烧1h制备的龙葵生物炭颗粒较小,分布较均匀。龙葵生物炭吸附Cd~(2+)的最佳条件为:pH=6、生物炭用量0.1g、溶液体积为40mL、吸附平衡时间180min。龙葵生物炭对Cd~(2+)的吸附过程符合Freundlich和Langmuir等温吸附模型。     

五种作物秸秆生物炭对重金属Pb^(2+)的吸附性的比较北大核心CSCD

为探讨小麦、玉米、水稻、花生壳和稻壳制备生物炭的差异,本文对这些植物纤维在不同预成型压力下制备的生物质炭的结构和性能进行了测定和分析,并研究了其对铅离子(Pb^(2+))的吸附性。结果表明:玉米、小麦和水稻三种秸秆生物质炭对溶液中Pb^(2+)的吸附性能较好,且在不同初始浓度下对Pb^(2+)的吸附符合Langmuir等温吸附模型,吸附量分别为141.310、121.226和122.753mg·g^(-1)。而花生壳和稻壳生物炭对Pb^(2+)的吸附性能较差,吸附量分别为62.914和51.037mg·g^(-1)。玉米秸秆生物质炭的-OH、-C-H、C=C等表面官能团较多,可通过表面官能团的络合作用吸附溶液中的Pb^(2+)。小麦和水稻秸秆制备生物炭由于含有较高的碳酸盐、磷酸等无机矿物形成化学沉淀。不同初始压力下制备生物质炭对溶液中Pb^(2+)的吸附影响较小。     

KCl改性海藻酸钠微球的吸附性能

目的 为了提高海藻酸钠微球的吸附容量和脱色率。方法 以海藻酸钠为原料，共混聚乙烯醇、沸石制备得到一种海藻酸钠微球，在此基础上进行KCl改性，制备得到海藻酸钠微球吸附剂KSPZ(KCl?SA?PVA?zeolite Microsphere)。通过单因素试验得到最佳吸附条件，对吸附前、后样品进行表征，并探究其吸附机理。结果 得到KSPZ的最佳吸附条件，即pH值为9，吸附剂添加量为1 g/L，吸附时间为6 h，亚甲基蓝(Methylene blue，MB)的初始质量浓度为500 mg/L，此时吸附容量为426.63 mg/g，脱色率为85.33%。通过扫描电子显微镜观察到MB被成功吸附在KSPZ表面，其傅里叶红外光谱说明KSPZ与MB之间存在氢键和静电相互作用，且吸附过程符合准二级动力学、Langmuir型等温吸附模型，表明其吸附过程为物理扩散，并伴随着化学吸附。结论 KSPZ是一种稳定性好、脱色率高的吸附剂，为海藻酸钠复合材料在染料废水处理中的应用提供了理论指导。     

多孔竹炭/二氧化钛纳米复合材料制备及其光催化作用

本工作合成了一种具有高吸附性能和光催化性能的表面改性竹炭/二氧化钛(SMBC/TiO₂)纳米复合材料。通过湿法氧化处理廉价、天然绿色的竹炭(BC), 制备了具有良好吸附性、化学稳定性的表面改性竹炭(SMBC)。经过改性, BC表面生成大量含氧官能团, 因此SMBC粒子易分散于水中, 并且与TiO₂有较强的相互作用, 确保TiO₂均匀地负载在SMBC表面。SMBC/TiO₂比BC/TiO₂有更大的比表面积, 能提供更强的吸附性能。SMBC/TiO₂的饱和吸附容量大约是BC/TiO₂的1.6倍, 是TiO₂的12.1倍。吸附和催化的协同作用使SMBC/TiO₂复合材料降解MB具有更高的光催化活性, SMBC/TiO₂光催化降解MB的速率常数分别是BC/TiO₂ 和TiO₂的7倍和6倍。     

共热解法制备方解石/生物炭复合材料及其吸附Pb(II)性能和机制

为了制备一种高效吸附含Pb(II)废水的生物炭材料,以椰壳(CS)和方解石(CAL)为原料,采用共热解法分别在500℃、600℃、700℃制备了方解石/生物炭(CAL/BC)复合材料。通过SEM、ICP-MS、BET、XRD、FTIR等方法对CAL/BC复合材料的表面微观形态和结构进行了表征。结果发现,三种热解温度条件下,CAL均能够与CS紧密结合,而且CAL/BC具有较大的比表面积,表面含有丰富的官能团。批量吸附实验结果表明,CAL和CS质量比为1∶2,pH值为5.5,吸附剂添加量为1.5 g·L?1,此时CAL/BC复合材料对Pb(II)的吸附量分别为95.24 mg·g?1(500℃)、99.01 mg·g?1(600℃)、185.19 mg·g?1(700℃),可见热解温度为700℃时,吸附效果最佳。吸附过程符合二级动力学模型和Langmuir等温线模型。CAL/BC复合材料吸附Pb(II)的主要机制是沉淀、离子交换、阳离子-π作用、孔隙填充和静电引力。此外,CAL/BC复合材料在4次吸附-解吸循环后仍能保持较高的Pb(II)去除率。因此,共热解法制备的CAL/BC复合材料在处理废水中的Pb(II)方面具有广阔的应用前景。      

Mesoporous magnetic biochar composite for enhanced adsorption of malachite green dye: Characterization,adsorption kinetics,thermodynamics and isotherms

This study aimed to prepare a corn straw-derived biochar supported nZVI magnetic composite (nZVI/BC) and evaluate its efficiency in adsorption of malachite green dye (MG). The prepared nZVI/BC composite was characterized by XRD, FTIR, TEM, TEM-EDS, VSM, XPS, TGA, zeta potential and BET surface area. The prepared mesoporous composite showed enhanced efficiency for the adsorption of MG dye. Adsorption models and kinetic results indicated that the adsorption of MG onto nZVI/BC composite was more fitted to Langmuir isotherm and follows second order kinetics. Intraparticle diffusion model indicated that the adsorption follows a three steps mechanism. The maximum adsorption capacity of nZVI/BC composite (515.77 mg MG/g composite) was much higher than most of reported biochar adsorbents. The removal process of MG onto nZVI/BC composite does not only proceed via adsorption mechanism, but also through an oxidative degradation mechanism. The Magnetic character of the biochar enables its easy separation and reuse for many cycles.     

Cadmium removal potential by rice straw-derived magnetic biochar

Cadmium removal from wastewater is a difficult problem, so our aim was to develop a novel biochar and method of biochar preparation for the high-efficiency removal of cadmium. First, common biochars created using different pyrolysis conditions were tested to determine the best absorbance using the iodine absorption test. Magnetic biochar was prepared using a one-step synthesis by treating rice straw with Fe²⁺/Fe³⁺ and pyrolizing using the working conditions that exhibited the best absorbance. Second, the prepared biochars were used as adsorbents for Cd(II) removal from a solution. The magnetic biochar showed high efficiency for the removal of Cd(II): up to 91 %. This rate is much greater than that of the original biochar.     

生物质炭/ZnO复合材料的制备及其吸附-光催化性能

以纳米晶纤维素（NCC）为形貌诱导模板,醋酸锌（Zn（CH₃COO）₂·2H₂O）为Zn源,采用原位聚合法制备NCC/ZnO纳米杂化物,再经550℃高温碳化,得到生物质炭/ZnO复合材料。采用TEM、XRD、BET、UV-Vis测试研究生物质炭与ZnO固体质量比（0.03:1、0.17:1、0.67:1）对生物质炭/ZnO复合材料形貌、晶体结构、孔结构及光吸收性能的影响。并进一步以亚甲基蓝（MB）为模型污染物,研究生物质炭/ZnO复合材料的吸附-光催化性能,阐明其吸附-光催化机制。结果表明,经550℃高温碳化后,NCC转化为具有石墨微晶结构的生物质炭,其骨架结构得以保留,纳米ZnO均匀负载在生物质炭表面,形成生物质炭/ZnO复合材料。与纯纳米ZnO相比,生物质炭/ZnO复合材料比表面积显著提高,具备优异的吸附性能,同时,NCC转化得到的生物质炭有效提高了ZnO的光生电子-空穴对的分离率。生物质炭/ZnO复合材料通过吸附-光催化协同效应去除水体中的MB,去除率显著增加。当生物质炭与ZnO的固体质量比为0.17:1时,生物质炭/ZnO复合材料的平均孔径为188.99 nm,比表面积为33.51 m2/g,在室温条件下,避光吸附30 min后,再使用500 W紫外灯照射20 min,即对MB降解率达到99.8%。      

Biochar from oil cakes: an efficient and economical adsorbent for the removal of acid dyes from wool dye house effluent

Clean Technologies and Environmental Policy - In the reported study, biochars were prepared from almond, coconut, and mustard oil cakes by chemical activation with phosphoric acid followed by...     

Relation between biochar physicochemical characteristics on the adsorption of fluoride,nitrite, and nitrate anions from aqueous solution

This study describes how physicochemical characteristics of rice straw-based biochar, prepared at a different pyrolysis temperature (550, 650, 750°C) and treated by HNO₃ or H₂O₂ or KMnO₄, influence on its removal capacity for fluoride, nitrite, and nitrate anions from the water. Biochars exhibit broad pore size distribution from wide mesopores (5.0?nm) to narrow micropores (1.0?nm). Furthermore, all prepared biochars have both basic sites (2.8–8.13?meq/g) and acidic ones (1.8–9.3?meq/g) on their surface. The effect of biochar porosity, acidity, and basicity on anions adsorption was studied. KMnO₄- and H₂O₂-treated biochar give high nitrite and nitrate uptake in micropore range (0.03–0.05 cc/g) and mesopore range (0.01–0.06 cc/g) while HNO₃-treated ones give low uptake in both micropore range (0.02–0.021 cc/g) and mesopore range (0.01–0.05 cc/g). As a conclusion, no particular characteristics seem to be an influential essential in the removal of anionic contaminants. These observations are useful to guide the surface modification of biochars as efficient sorbents for specific application needs and removal of environmental pollutants.     

杂原子掺杂生物质碳催化丙烷直接脱氢制丙烯

碳材料以其低成本、良好的化学稳定性和热稳定性等优异特性被广泛应用于各种催化反应中。本研究利用来源广泛的天然脱脂棉为原材料, 通过原位气相掺杂的方法制备了N掺杂、B掺杂、BN共掺杂的生物质碳材料, 并将其应用在丙烷直接脱氢制丙烯反应中。研究发现, 与未掺杂的生物质碳相比, 杂原子掺杂的生物质碳均表现出更高的丙烷转化率和丙烯选择性, 而且N、B单独掺杂的生物质碳材料催化性能优于BN共掺杂的生物质碳材料, 其中N掺杂的生物质碳具有最优催化性能: 在600 ℃反应温度下, 丙烷转化率达到17.6%, 总烯烃收率达14.8%, 且经过12 h的脱氢反应后, 催化剂性能无明显的衰减。通过对这些碳材料的化学结构和催化性能的对比分析, 发现N掺杂和B掺杂使得碳材料表面的大量C-O基团转变为具有丙烷脱氢活性的C=O基团, 抑制反应过程中的C-C键断裂, 从而提高目标产物丙烯的选择性。生物质碳材料成本低廉且来源广泛, 以其作为催化剂可以极大地推动丙烷脱氢工业的发展。     

The performance and application of fly ash modified by PDMDAAC

Fly ash modification by polydimethydiallylammonium chloride (PDMDAAC) in laboratory scale was explored in this work and the adsorption performance of modified fly ash and its application in dyeing wastewater treatment were also studied. The key factors (concentration and temperature) for PDMDAAC to affect the adsorption properties of fly ash (FA) were revealed using the orthogonal test with four factors. The results indicated that the adsorption magnitude of fly ash to PDMDAAC increased due to its favorable specific surface causing the change of the surface charge nature. Hence, adsorption performance of modified fly ash on organic molecules and its ion exchange capacity are strengthened. The maximum color removal efficiency was obtained as 88.2% by modified fly ash with 2.0 g/100 mL dosage in dyeing wastewater, which is much higher than 12.5% color removal efficiency by raw fly ash with the same dosage. And, the used modified fly ash could be used for cement production as additive agent. The intensity of cement produced with 15% the modified fly ash in weight reached the Chinese Cement Standard (GB/T17671-1999), blazing a promising novel way in fly ash utilization.