磁性生物炭的制备及其吸附性能的研究

利用微波辐照技术,以稻草秸秆为碳源,Fe Cl3为赋磁剂,在无需还原剂的条件下制备了磁性生物炭(MBC)吸附剂。对吸附剂进行了表征,并且分析了初始p H、温度、吸附时间等条件对MBC吸附孔雀石绿特性的影响。结果表明,MBC对孔雀石绿的吸附符合Langmuir等温模型和准二级动力学吸附方程;用微波再生法对MBC再生,重复5次后,MBC对孔雀石绿的吸附量为原始吸附量的70%,表现了良好的再生能力。     

一步吸附法纯化制取食品级氯化钾实验研究

青海盐湖生产的工业氯化钾有浮选剂残留和重金属超标,将其纯化应用于食品级氯化钾可以获得巨大的经济效益。以废弃物鱼鳞为原料通过活化制得鱼鳞活性炭,以鱼鳞活性炭为吸附剂采用一步吸附法同时去除盐湖工业氯化钾中的重金属铅离子[Pb（Ⅱ）]和有机胺可获得食品级氯化钾。研究结果表明:鱼鳞经过水煮和磷酸浸渍预处理,再经过550 ℃煅烧,可制得比表面积为496.152 m²/g的鱼鳞活性炭;鱼鳞活性炭纯化工业氯化钾的过程,离子交换吸附主导了鱼鳞活性炭对Pb（Ⅱ）的吸附,而静电相互作用和范德华力相互作用在鱼鳞活性炭对十八胺的吸附过程中发挥了重要作用;当鱼鳞活性炭投加量≥7 g/L时,纯化后的工业氯化钾中重金属Pb（Ⅱ）和有机胺的含量均符合GB 25585—2010《食品添加剂:氯化钾》的要求,实现了活性生物炭一步吸附法由盐湖工业氯化钾制备食品级氯化钾。     

核桃壳粉和核桃壳生物炭吸附性能的对比研究

以核桃壳为原料制备得到核桃壳粉和核桃壳生物炭两种吸附剂,利用FTIR对两个吸附剂结构进行了表征,并进一步研究了其对有机染料的吸附性能。结果表明,核桃壳粉和核桃壳生物炭均能有效去除水体中的亚甲基蓝和孔雀石绿,但是核桃壳生物炭的还能有效吸附甲基橙和罗丹明B。核桃壳活性炭吸附处理甲基橙时不仅用量小,而且还不受溶液p H的影响,总之核桃壳活性炭应用范围比核桃壳粉更广,吸附效果也更好。     

生物发酵前处理生物炭对亚甲基蓝的吸附研究

原始生物炭由于比表面积小、官能团含量低，吸附性能受到影响。为提高生物炭的吸附性能，以棉秆生物质为基质，采用生物质微生物发酵前处理结合低温热空气碳化(TAT)技术制备高比表面积、高含氧官能团的生物炭，并通过扫描电镜(SEM)对发酵前后棉秆生物质的形貌进行表征，采用N₂吸附-脱附实验、傅里叶红外变换(FT-IR)、拉曼光谱对所制备生物炭的比表面积、官能团进行分析。结果表明，微生物发酵前处理所得的棉秆生物质表面附着大量微生物，微生物的分解作用破坏了生物质形貌结构，使所制备的生物炭的比表面积由0.01 m²/g提高至20.53 m²/g,C—O及其他含氧官能团含量大幅增加。吸附实验表明，微生物发酵前处理所得的棉秆基生物炭对亚甲基蓝(MB)的吸附容量为64.9 mg/g，是直接碳化制备的生物炭吸附容量的8倍；发酵前后棉秆生物质所制备的2种生物炭对MB的吸附均符合准二级动力学模型，其吸附过程受生物炭活性位点数和生物炭层状结构的控制；羟基在生物炭和MB之间的相互作用中起着关键作用，是主要的活性吸附位点。     

污泥基生物炭制备及其对活性黑5染料的吸附研究

以污水处理厂剩余污泥为原料制备生物炭是富有潜力的剩余污泥资源化途径。利用剩余污泥制备了生物炭，将其用于处理废水中的有机染料活性黑5,通过调整制备工艺参数，考察了粒径、反应温度和投加量对污泥基生物炭吸附性能的影响，并对其结构和形貌进行了研究，结果表明：原料污泥粒径、反应温度对污泥基生物炭吸附性能均有明显影响，最佳制备工艺条件为采用0.074 nm(200目)粒径污泥颗粒、反应温度450℃经马弗炉焚烧制取；污泥基生物炭投加量为7 g/L时，对50 mg/L模拟废水中活性黑5染料的去除率可达到79.66%,吸附量为5.7 mg/g,对100 mg/L模拟废水中活性黑5染料的去除率可达到68.76%,吸附量为9.8 mg/g。     

造纸污泥活性生物质炭的制备及表征

以造纸污泥为原料,采用热解法制备生物炭,并对所制的生物炭进行活化改性,以水相中Pb(II)为吸附目标,确定了最佳制备条件,并对制备的活性生物质炭进行了结构表征。研究结果表明:利用造纸污泥制取生物质炭是可行的,活化改性后其对水相Pb(II)的吸附容量大大增加,最佳的制备条件为选用3 mol·L-1的硫酸在550℃下活化30 min,最大吸附容量为533 mg·g-1;活化后生物炭其表面增加了-OH、-COOH、-NH2基团,制备的活性生物炭的比表面积为159 m2·g-1,平均孔径为20?。本研究为造纸污泥的应用提供一种新的方向。     

银杏落叶对孔雀石绿的生物吸附作用

利用秋季银杏落叶为生物吸附剂,研究了其对孔雀石绿的吸附性能、等温吸附模型和吸附动力学。考察了吸附时间、银杏落叶投加量、p H值、孔雀石绿初始浓度等因素对孔雀石绿吸附的影响。结果表明,吸附平衡时间2 h,银杏落叶投加量4 g/L,中性条件下就能达到较好的孔雀石绿吸附效果。25℃,银杏落叶对孔雀石绿吸附符合Langmuir、Freundlich、Temkin模型,最大吸附量为74.07 mg/g。吸附动力学可用准二级动力学模型更好的描述。     

银杏落叶对孔雀石绿的生物吸附作用

利用秋季银杏落叶为生物吸附剂,研究了其对孔雀石绿的吸附性能、等温吸附模型和吸附动力学。考察了吸附时间、银杏落叶投加量、p H值、孔雀石绿初始浓度等因素对孔雀石绿吸附的影响。结果表明,吸附平衡时间2 h,银杏落叶投加量4 g/L,中性条件下就能达到较好的孔雀石绿吸附效果。25℃,银杏落叶对孔雀石绿吸附符合Langmuir、Freundlich、Temkin模型,最大吸附量为74.07 mg/g。吸附动力学可用准二级动力学模型更好的描述。     

钴改性秸秆生物炭对尼泊金乙酯的吸附研究

以小麦秸秆为原料，通过浸渍法制备改性生物炭，对其采用XRD、SEM进行表征分析，研究钴改性生物炭对尼泊金乙酯(EP)的吸附性能。讨论了改性生物炭的用量、尼泊金乙酯的初始浓度，反应时间及反应温度对EP溶液的吸附影响。实验结果表明：改性生物炭对EP的吸附主要以化学吸附为主；在一定范围内，改性生物炭对EP的吸附效率随生物炭用量的增加而增加；反应温度对改性生物炭吸附EP的影响较大，在EP浓度为30 mg/L、生物炭添加量为5 g/L、温度为45℃条件下吸附4 h时EP最大去除率为95.5%。     

腐殖酸对生物炭去除水中Cr（VI）的影响机制研究

以污泥生物炭作吸附剂处理水中Cr(Ⅵ),研究了共存腐殖酸对生物炭吸附性能影响。结果表明,腐殖酸能显著促进生物炭对Cr(Ⅵ)的吸附,大幅提高吸附量以及缩短吸附平衡时间,生物炭吸附过程符合准二级动力学模型。在溶液初始pH 4.0,生物炭浓度20 g/L,Cr(Ⅵ)初始浓度在50～800 mg/L范围下,Langmuir模型比Freundlich模型更好地描述等温吸附行为。加入腐殖酸(20 mg/L)后,拟合得到的理论饱和吸附量达10.10 mg/g,较未加入腐殖酸的吸附量5.56 mg/g提高近1倍。在pH 2.0～8.0范围内,吸附量随溶液初始pH值升高而减小。腐殖酸浓度上升,生物炭吸附能力进一步提高。红外光谱显示,生物炭表面的羟基、羧基、酯基、芳香环上C-H和环状结构上的C-C等化学活性官能团与Cr(Ⅵ)的吸附有关。结合XPS分析结果,推断腐殖酸共存促进生物炭吸附的机制是：腐殖酸提高了Cr(Ⅵ)在生物炭表面聚集浓度,有利于生物炭对Cr(Ⅵ)的直接吸附和还原,而腐殖酸本身具有的吸附能力增加了对溶液中Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)的去除。     

不同生物炭对水中氨氮的吸附特性及影响因素对比

含氨氮废水作为一种难处理的废水,如何对其进行有效处理一直是国内外环境领域的研究热点。生物炭是具有较高潜力的吸附剂,为探究不同生物炭对废水中氨氮的吸附效果,文中以稻壳、水稻秸秆和竹子为生物炭源,通过间歇吸附试验和动力学试验探究了初始氨氮浓度、生物炭投加量、吸附时间和溶液pH等因素对生物炭吸附氨氮的影响。结果表明,水稻秸秆和竹子生物炭均具有较大的比表面积和较多的吸附点位;根据扫描电镜(SEM)图像,竹子生物炭具有更多的晶体结构,拥有多个孔隙和微孔;当初始氨氮质量浓度为100～1 000 mg/L,3种生物炭对氨氮的去除率为61.99%～93.57%;随着生物炭投加量的增加,氨氮去除率也增加;去除氨氮的最适pH值为6～8。总之,3种生物炭均具有吸附水中氨氮的潜力,吸附能力顺序为竹子生物炭>水稻秸秆生物炭>稻壳生物炭。     

硝酸改性生物炭对水体中阴阳离子染料吸附特性

以玉米秸秆为原料,并利用HNO_3改性得到改性生物炭HN4CS和HN8CS。以亚甲基蓝(MB)和活性艳蓝(KNR)分别代表阳离子和阴离子染料,研究了改性生物炭对水体中阴阳离子染料的吸附特征和机制。结果表明,HN4CS含有丰富的含氧官能团,HN8CS表面以醇、酚的-OH为主;改性增加了生物炭的中孔体积,但比表面积、微孔体积和pH减少。改性生物炭对阴阳离子染料的吸附是多种机制共同作用的结果,其中对阳离子染料的吸附速率受液膜扩散和颗粒内扩散共同控制,对阴离子染料的吸附速率主要受颗粒内扩散控制。改性生物炭对阴阳离子染料的吸附机制:分子间氢键、离子交换和静电作用的共同作用是对阳离子染料的吸附机制;π-π色散力作用和静电作用控制了改性生物炭对阴离子染料的吸附机制。     

生物炭在土壤中对磷吸附热力学影响

生物炭在提高土壤对磷吸附效率和吸附量方面具有重要作用。本论文以花生、香菇和秸秆为生物炭原材料，通过实验研究了不同原料的生物炭对土壤吸附磷的效果的影响，进行了吸附热力学的分析，研究结果表明：在添加不同投加量香菇生物炭的土壤中，生物炭投加量越大，对磷的吸附效果越高。可以用Freundich方程描述添加香菇生物炭的土壤对吸附磷的热力学过程。在添加三种不同原料的生物炭到土壤对磷的吸附实验中，三者都明显比空白土壤吸附效果强，添加水稻秸秆生物炭的土壤吸附自发性最好。     

不同生物炭对水中吡虫啉、噻虫嗪、呋虫胺的吸附研究

为探究不同生物炭对新烟碱类农药的吸附性能,寻求最佳的新烟碱类农药吸附材料,选取玉米芯、玉米秸秆、杨树枝、小麦秸秆、梧桐枝、花生壳6种生物质为原料,在300、500和700℃下制备得到18种生物炭。通过比较不同生物炭对吡虫啉、噻虫嗪、呋虫胺3种新烟碱类农药的吸附能力,筛选出了吸附效果较佳的生物炭,分别为700℃制备的玉米秸秆生物炭、小麦秸秆生物炭、杨树枝生物炭;吸附动力学和等温吸附研究表明,3种筛选生物炭对吡虫啉、噻虫嗪、呋虫胺的吸附过程符合准二级动力学模型、Langmuir模型和Freundlich模型。     

一种磁性生物炭材料对水中Cu~(2+)的吸附机理研究

制备了高锰酸钾改性的生物炭吸附材料,并研究其对于重金属离子Cu~(2+)的吸附效果。扫描电镜、X荧光光谱及X射线衍射分析结果表明,氧化锰颗粒存在生物炭的表面,从而增加了吸附效果。高锰酸钾改性生物炭对铜离子的最大吸附量为97.38mg/g,远大于普通生物炭的26.21mg/g。为了使生物炭从水中分离,制备了磁性生物炭材料,其对铜离子的最大吸附量可达到96.25mg/g,说明磁化过程对吸附材料的吸附效果影响较小。     

松木层孔菌生物炭的制备及其对甲基橙的吸附性能

以松木层孔菌菌渣为原料制备生物炭,并将其应用于甲基橙水溶液的吸附.研究了生物炭用量、吸附温度、吸附时间和超声功率对松木层孔菌生物炭吸附性能的影响,并通过热重分析、比表面积及孔径分析和傅里叶红外光谱分析揭示了松木层孔菌生物炭吸附性能与其结构的关系.结果表明:在超声辅助作用下,生物炭用量对松木层孔菌生物炭吸附甲基橙效果的影响最大;氯化锌改性松木层孔菌生物炭吸附能力比未改性的要好,其主要原因是改性松木层孔菌生物炭因其多孔结构具有更大的比表面积,而且表面官能团种类和数量更加丰富.     

改性椰壳生物炭对水体苯酚吸附效应研究

采用酸碱、MgCl_2/FeCl_3混合溶液两种方法对椰壳生物炭进行改性,设置不同盐度、温度、pH、腐殖酸、反应时间等理化条件,研究改性椰壳生物炭吸附苯酚的效应,并进行吸附动力学研究。结果表明,两种改性椰壳生物炭对水体中苯酚的吸附效果均比未改性好,吸附速率更快。盐度和温度升高均可促进生物炭对水体中苯酚的吸附;pH在2～11范围内变化,生物炭对苯酚的吸附量先增后降;腐殖酸对吸附影响不大。改性生物炭吸附苯酚废水的最佳理化条件为:盐度5%,温度30℃,pH为酸性或中性。吸附动力学分析结果表明伪二级动力学模型能更好拟合改性椰壳生物炭对苯酚的吸附。     

沼渣制备生物炭吸附沼液中氨氮

以生物产甲烷的副产物沼渣为原料,用5种不同的方法通过化学活化法制备生物炭,实验结果表明5种生物炭对沼液中的氨氮都有吸附效果,而氢氧化钾活化制备的生物炭(KOH-CC)对氨氮的吸附效果相对较好,吸附剂对氨氮的吸附符合准二级吸附动力学,吸附等温线表现为Langmuir型,通过拟合计算最大吸附容量能达到120 mg·g-1。对生物炭进行BET、扫描电镜及红外等表征,分析了KOH-CC生物炭吸附氨氮过程的作用机理。     

改性玉米芯生物炭对废水中铜和氨氮的吸附

用KMnO_4改性玉米芯生物炭,并用改性生物炭吸附水中的Cu~(2+)和氨氮。结果表明:改性后,生物炭中的—OH基团数量增多且其表面有新生态MnO_2生成,吸附能力增强;生物炭吸附Cu~(2+)、氨氮的最佳pH为7;共存Na~+不影响生物炭对Cu~(2+)的吸附,但显著影响对氨氮的吸附。生物炭对Cu~(2+)、氨氮的吸附分别遵循准二级、一级动力学模型。Freundlich模型能更好地模拟生物炭对Cu~(2+)的吸附行为,Langmuir模型能更好地模拟生物炭对氨氮的吸附行为。     

生物炭吸附去除水中重金属的研究进展

近年来,水环境中重金属污染问题日益严重,生物炭材料被广泛应用于环境污染修复。但是原始生物炭材料对污染物的吸附性能欠佳,衍生出众多对其吸附性能提升的研究。到目前为止,有关生物炭材料制备和改性的进展总结欠全面,关于生物炭材料吸附水中重金属离子反应机理的整理也不够深入。基于生物炭材料在水环境中重金属离子吸附领域的研究现状,对生物炭材料的制备方式、改性方法和主要影响因素进行了综述,并梳理了生物炭对水中重金属离子的吸附机制研究进展。最后提出了生物炭材料在应用中可能存在的问题和发展方向。以期为生物炭材料在受重金属离子污染水体的修复应用提供理论和技术支撑,为实际的环境污染修复提供新的思路。