花生壳生物炭降解对硝基苯酚的机制探究

以花生壳为原材料在200℃和500℃两种温度下热解制备生物炭,探究生物炭吸附及降解对硝基苯酚(PNP)的能力和影响因素,并区分生物炭的吸附与降解去除PNP的贡献程度.研究结果显示生物炭灰分的减少及制备温度的升高,导致生物炭上暴露了更多反应位点,有利于生物炭对PNP的去除.体系固液比从1∶100降低到1∶500,低温生物炭对PNP的降解量增大了3.54 mg/g,高温生物炭增大了4.5 mg/g.低温生物炭去除PNP时,吸附为主要的限制因素,PNP边吸附边降解,而高温生物炭则以降解为限制因素,PNP先吸附后降解.实验结果揭示了不同温度生物炭吸附降解有机污染物的作用机制.     

污泥的热解特性实验研究

采用热重分析仪对城市污水处理厂及造纸厂废弃污泥的热解特性进行了实验性研究,考察热解温度、升温速率和混煤比例等不同操作参数下的污泥失重特性.实验结果发现,污泥热解过程经历了三个阶段:水分挥发阶段,挥发分挥发阶段和固定碳燃尽阶段;污泥与煤混合物的热解速率在固定碳燃尽阶段与单独污泥热解相比较得到了较大的提高;混煤后污泥的活化能与频率因子都有显著的下降.     

改性活性污泥生物炭对水中苯酚吸附性能研究

以城市生活污水处理厂污泥为原料、碳酸氢钠为绿色活化剂、磷酸铵为氮磷源,采用真空热解法制备改性污泥生物炭,并采用SEM、FT-IR对材料进行了表征分析。结果表明,污泥生物炭改性后,可显著提高生物炭比表面积和孔隙度,以及N—H和C—O数量。研究了改性污泥生物炭投加量、污染物质量浓度、反应温度和pH等条件对苯酚吸附效果的影响,以及吸附的过程与机理。结果表明,改性污泥生物炭对苯酚有更好的吸附效果,吸附率随改性污泥生物炭投加量的增大而增大;当污染物质量浓度增大时,吸附率降低;反应温度越高,吸附效果越好;酸性条件有利于反应的进行。改性污泥生物炭对苯酚的吸附过程符合准二级动力学,吸附机理为单分子层吸附和不均匀的表面吸附。改性污泥生物炭具有良好的再生利用性能,可为污泥资源化利用及废水中苯酚的处理提供有效途径。     

花生壳-磷矿粉共热解生物质炭的制备及吸附实验

将花生壳生物炭与磷矿粉采用不同质量比进行共热解制备得到共热解生物炭,通过批量实验探究了溶液pH、生物炭投加量、初始重金属离子浓度、吸附时间对共热解生物炭吸附Pb²⁺的影响,利用Langmuir和Freundlich等温吸附模型以及准一级和准二级吸附动力学模型拟合分析。结果表明,共热解生物炭吸附Pb²⁺的适宜pH为5。生物炭投加量为2 g/L,吸附时间为120 min条件下,Pb²⁺达到吸附平衡后,质量比为1∶1时吸附量最大,吸附量为62.44 mg/g,且吸附过程符合Freundlich等温吸附模型和准二级吸附动力学模型。综上所述,所制备的花生壳-磷矿粉共热解生物炭对Pb²⁺的吸附能力明显优于花生壳生物炭,具有广阔的研究前景。     

微波诱导热解污泥制备吸附剂的研究

为实现污泥的资源化,用微波诱导热解污泥制备污泥吸附剂.采用碘值分析、扫描电镜分析和处理模拟染料废水的方法研究微波功率、投炭量和微波辐照时间对污泥吸附剂吸附性能的影响.通过实验得到该法制备污泥吸附剂的最佳工艺参数为:微波功率400 W,投炭量0.25%,微波辐照时间8 min,该条件下所得吸附剂碘值为303.73 mg/L,平均孔径为2.88 nm,总孔、中孔、微孔孔容分别为0.422 mL/g、0.203 mL/g、0.150 mL/g,比表面积为308.1 m2/g,处理雅格素蓝(BF-BR)和碱性品红模拟染料废水的脱色率分别达到75%和95%以上.微波诱导热解污泥制备污泥吸附剂技术可行且具有很好的应用前景.     

金属有机骨架铜卟啉材料的制备及其吸附性能

为有效去除废水中的染料,以四(4-羧苯基)卟啉(TCPP)作为配体,构建金属有机骨架(metal-organic frameworks,MOFs)材料应用于对染料的吸附,将硝酸铜(Cu(NO_3)_2·3H_2O)作为金属盐,TCPP作为有机配体,采用表面活性剂辅助的方法制备二维CuTCPP MOF纳米片,并通过溶剂热法合成体相CuTCPP MOF;采用XRD、SEM、TEM和FTIR等方法对CuTCPP MOF进行结构及形貌的表征,对比研究2种结构的CuTCPP MOF对罗丹明B(RhB)的吸附性能.结果表明:CuTCPP MOF纳米片和体相CuTCPP MOF均为四方晶体结构,对罗丹明B的吸附均符合准二级动力学方程和Langmuir等温方程;与体相CuTCPP MOF相比,CuTCPP MOF纳米片具有超薄的片层结构和更大的比表面积,对罗丹明B的吸附性能更优异,平衡吸附量达593.78 mg/g,而体相CuTCPP MOF对罗丹明B的平衡吸附量为211.13 mg/g.     

柠檬酸生化污泥的理化特性与热解特性研究

本文对柠檬酸生化污泥的理化性质和热解特性进行了分析,主要利用扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、热重分析仪(TGA)、热解-气质联用仪(Py-GC-MS)及其他分析方法对污泥的表面形貌、官能团种类、热解失重规律及快速热裂解产物组成等特性进行了研究。实验结果表明,柠檬酸好氧污泥具有较高的灰分和较低的挥发分,厌氧污泥固定碳和碳元素含量较高;干化污泥表面结构密实,有机质与无机填料紧密包覆,呈片状或层状分布;污泥热失重可以分为水分析出(200℃以下)、有机物质析出(200～500℃)和无机矿物质分解(500～800℃)三个阶段,在315℃左右出现最大失重峰,有机质热分解特性显著;Py-GC-MS分析表明,柠檬酸生化污泥快速热裂解产物类型复杂,主要包括芳环类化合物、含氮化合物、醛酮化合物、醇类、羧酸和酯类化合物等。     

石化污泥制备烟气脱硫吸附剂

以石化污泥为原料,采用不同方法制备烟气脱硫吸附剂,并与商品活性炭对比进行了孔结构及元素分析性质表征.结果表明,石化污泥利用热解法制备的烟气脱硫吸附剂性能较好,最佳吸附条件为:SO2-O2-N2体系:SO2质量浓度2021.38 mg.m-3,烟气流速4.25 m.min-1,温度40℃,O2质量分数12%,污泥吸附剂平均脱硫效率为73%,吸附容量为9.98 mg.g-1;SO2-O2-H2O(g)-N2体系:SO2质量浓度2 021.38 mg.m-3,烟气流速4.25 m.min-1,温度60℃,O2质量分数12%,H2O(g)质量分数12%,污泥吸附剂平均脱硫效率为80%,吸附容量为15.20 mg.g-1.SO2-O2-N2体系吸附机理主要为物理吸附,SO2-O2-H2O(g)-N2体系以化学吸附为主,固定床吸附模型计算值与实验值拟合较好.     

生物炭联合黑麦草修复镉污染土壤研究

以小麦秸秆和玉米秸秆为原料制备生物炭,采用生物炭和黑麦草联合对镉质量分数为30 mg/kg的污染土壤进行修复,修复过程中研究了 土壤的理化性质和黑麦草植株生长情况.结果表明:当m土壤:m玉米生物炭:m小麦生物炭为1:0.01:0.01时,修复50 d后土壤中的镉质量分数可以降至18.2 mg/kg;生物炭的掺加显著增加...     

垃圾渗滤液污泥的有机结构对热解行为的影响

热解是垃圾渗滤液污泥达到减量化、无害化、资源化处置的有效方式之一.试验通过污泥固定床热解分析不同温度下热解产物分布及热解气组分,利用固体核磁测定污泥有机碳结构、热失重分析仪分析污泥的热失重行为,系统地阐释垃圾渗滤液污泥有机碳结构对其热解行为的影响规律.结果表明,污泥中的H/C原子比高达1.97,乙基碳比例为20.98％...     

还原剂改性生物炭吸附法去除对苯醌的试验研究

选用Na_2SO_3、FeSO_4两种还原剂制备改性麦秸秆生物炭,以对苯醌为目标污染物,通过试验研究生物炭制备过程中还原剂浸渍时间及浓度、生物炭热解温度及投加量对其吸附去除对苯醌的影响,同时进行热力学分析。结果表明,还原剂浸渍时间宜为2 h、最佳物质的量浓度为0.001 mol/L,生物炭最佳热解温度为600℃、最佳投加量为20 mg。另外,FeSO_4改性麦秸秆生物炭吸附去除对苯醌的效果比Na_2SO_3改性麦秸秆生物炭好。     

改性生物炭在含重金属废水处理中的应用

改性生物炭除金属离子效率高、成本低,对污水处理具有重要意义。本文综合评述了生物炭改性方法、吸附机理、改性生物炭对重金属吸附性能影响等方面的研究进展。介绍了生物炭的不同热解温度、矿物组分和表面官能团等理化性质对吸附重金属的影响;讨论通过物理和化学改性方法改进的生物炭的物理、化学性质对重金属吸附效果的影响,探讨不同理化性质的生物炭对重金属吸附的机理。根据不同生物炭材料之间的差异,采用具有针对性的改性方法,或在生物炭中加入适当的矿物质,设计出特定用途的生物炭可能是未来研究的重要方向。     

钛柱撑蒙脱石对罗丹明B的吸附性能

采用酸性溶胶法制备了钛柱撑蒙脱石,研究了不同温度、pH值条件下样品对罗丹明B的吸附性能。结果表明,钛柱撑可以提高蒙脱石对水溶液中罗丹明B染料的吸附能力,吸附过程动力学符合准二级近似,为不可逆化学吸附,平衡吸附数据基本符合Langmuir和Freundlich吸附等温式;随着温度升高和pH值增大,钛柱撑蒙脱石对罗丹明B的吸附量下降,在温度298K左右,pH值低于3时吸附效果较好。     

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.     

C-N碳微球制备及其脱除水体中染料性能研究

以四氯化碳和乙二胺为原料,采用简单溶剂热法制备出了一种含N的碳微球(C-N).采用XRD,SEM,EDS,BET和TG等手段对实验产物进行了表征.结果表明,实验获得的C-N碳微球直径约为3～7μm,具有较高的热稳定性,其比表面积约为240m2/g.该C-N碳微球能快速去除水体中罗丹明B和亚甲基蓝染料,两者去除动力学模型均满足准二阶动力学方程.C-N碳微球对水体中罗丹明B和亚甲基蓝最大吸附量均为400mg/g.这种具有优异吸附性能的C-N碳微球可望成为一种新材料用于污水处理领域.     

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.     

生物炭对亚甲基蓝的吸附动力学

采用静态吸附试验确定生物炭吸附的最适宜温度、振荡速度、亚甲基蓝初始浓度、生物炭投加量及吸附时间的范围,选择吸附温度、亚甲基蓝初始浓度、生物炭的投加量进行正交实验,得到最优吸附工艺条件:反应温度35℃,生物炭的投加量0.4g,亚甲基蓝的浓度45mg/L,生物炭对亚甲基蓝的去除率98.6%,吸附量5.54mg/g.最优条件下的动力学研究表明亚甲基蓝溶质分子在两相界面上进行的吸附达到平衡时,亚甲基蓝浓度与生物炭的吸附量之间符合Freundlich吸附等温线.吸附动力学特性符合准二级吸附动力学,生物炭对于亚甲基蓝的吸附以化学吸附为速率控制步骤.     

豆秸秆基多孔炭的制备及其对亚甲基蓝染料吸附行为的研究

为实现农林废弃物豆秸秆最大价值化利用且有效应用于亚甲基蓝染料废水的吸附,以农林废弃物豆秸秆为原料,采用碱活化炭化-酸刻蚀结合法制备出多孔炭SSC-800。利用拉曼光谱,X射线衍射仪(XRD)和氮气的吸附/脱附对豆秸秆基多孔炭SSC-800进行性能分析,研究了多孔炭SSC-800添加量和溶液pH对吸附效果的影响并剖析炭材料对亚甲基蓝染料的等温吸附模型和动力学模型。结果表明：当原料与活化剂比例仅为1∶2时,制备的SSC-800其比表面积达到2 101.28 m²/g,其中微孔比表面积为1 753.19 m²/g。对亚甲基蓝染料的去除率高达99.6%,最大吸附量可达到1 369.08 mg/g;多孔炭SSC-800对亚甲基蓝染料的吸附符合Langmuir吸附等温模型,属于单分子吸附类型,吸附动力学符合准二级动力学,以化学吸附为主。     

污泥微波热解半焦吸附亚甲基蓝动力学

研究了不同影响因素下活性污泥微波热解残余半焦吸附亚甲基蓝的动力学.结果表明：吸附过程符合伪二级动力学模型,延长微波作用时间和升高热解温度有利于提高污泥半焦的吸附能力.当热解时间从5 min增加到15 min,吸附速率常数从4.2×10-4提高到5.24×10-4 g/（mg.min）,而当热解温度从437℃升高到603℃,吸附速率常数从1.05×10-4提高到5.24×10-4g/（mg.min）.此外,亚甲基蓝的吸附活化能为6.30 kJ/mol,说明吸附过程主要为物理吸附.     

草木灰浸取液活化制备污泥基脱H2S碳材料研究

以污水处理厂剩余污泥为原料,采用玉米棒灰浸取液代替化学活化剂热解污泥制备吸附碳材料,通过H_2S的穿透时间、碘值以及亚甲基蓝吸附值等指标确定样品的最佳制备条件。结果表明当污泥与玉米棒灰的质量比为1∶2,活化温度为600℃,N_2氛围下活化1.5 h所制得的碳材料具有最佳的脱臭性能,在出气H_2S浓度不超过30.0 mg·m~(-3)时,H_2S的穿透时间可达145 min,其脱臭性能远高于商品活性炭,此时亚甲基蓝吸附值和碘值分别为39.94 mg·g~(-1)和867.4 mg·g~(-1);剩余污泥的热重分析说明碳材料孔的形成主要发生在178～600℃范围内,扫描电镜、孔结构和比表面积的表征显示材料表面粗糙,介孔发达;红外光谱显示出碳材料含氧、含氮官能团丰富,而这些因素均有利于H_2S气体的吸附脱除。