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...     

β-环糊精磁性复合微球的制备及其对Cr6+的吸附

用自制的磁性Fe₃O₄对β-环糊精进行改性,制备了β-环糊精磁性复合微球(β-CDM),并对β-CDM的形貌、结构进行表征,研究其对Cr⁶⁺的吸附行为。结果表明：β-CDM外观圆整,表面稍粗糙,具有网状结构;Langmuir等温吸附方程和准二级动力学方程对吸附过程拟合度较高,吸附过程为单分子层有利吸附,既包含物理吸附,也包含化学吸附;β-CDM重复利用5次后,解吸率和吸附率均有所下降,但基本满足重金属废水处理的要求。     

天冬酰胺功能化螯合纤维素的制备表征及对重金属的吸附去除

纤维素是一种储量丰富、可持续、环境友好的优质天然材料。文中为了改善纤维素对重金属的吸附去除能力,利用天冬酰胺作为改性剂,通过Schiff碱反应,制备了天冬酰胺功能化的螯合纤维素(Asn-CL),表征了其形貌和结构,研究了其对水溶液中Cd²⁺和Pb²⁺的吸附去除性能。Asn-CL吸附Cd²⁺和Pb²⁺的最佳pH范围为4.5～5.5;在30 min内, Asn-CL对Cd²⁺和Pb²⁺的吸附能快速地达到平衡;在30℃时,Asn-CL对Cd²⁺和Pb²⁺的吸附容量分别为126.2 mg/g和172.1 mg/g,与微晶纤维素相比,Asn-CL能够明显地增强对Cd²⁺和Pb²⁺的吸附去除能力。Langmuir和准二级动力学模型可以很好地描述Asn-CL对2种金属离子的吸附过程。Asn-CL具有较好的可再生性,能够重复使用。     

改性松果活性炭去除Cr6+的研究

为了提高水中Cr⁶⁺的去除效率，以松果粉末(PC)为原料，利用H₃PO₄改性法制备了低成本高比表面的改性松果活性炭(PCAC)。采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、傅里叶红外光谱仪和全自动比表面积分析仪对PCAC表面理化性质变化进行表征。通过静态吸附实验探究其对Cr⁶⁺的吸附性能，测定了溶液初始pH、PCAC投加量和吸附时间对Cr⁶⁺吸附性能的影响。根据吸附动力学和吸附等温线，探讨了PCAC对Cr⁶⁺的吸附机理。结果表明：经H₃PO₄改性制备的PCAC比表面积和孔隙体积分别为1669.2m²/g和0.851cm³/g,高于未改性的PC;对于100mg/L Cr⁶⁺模拟废水，最佳吸附条件：pH=2、PCAC投加量0.5g、吸附时间3h,此时PCAC对Cr⁶⁺的去除率最大且为99.97%;吸附动力学数据拟合分析，拟二级动力学模型较好...     

类乙二胺四乙酸螯合纤维素及其对水中重金属离子的吸附性能

为了改善纤维素对重金属的吸附去除性能,文中采用高碘酸钠选择性氧化纤维制得双醛纤维素,通过Schiff碱反应,将乙二胺接枝到纤维素骨架,再将溴乙酸取代到氨基上,获得含有氮和氧配位原子的类乙二胺四乙酸螯合纤维素(EDTA-CL)。表征了其形貌和结构,考察了其对水中Cd²⁺和Pb²⁺的吸附性能。EDTA-CL吸附Cd²⁺和Pb²⁺的最佳p H范围为4.5～6;EDTA-CL对Cd²⁺和Pb²⁺的吸附在20 min内达到了平衡;EDTA-CL对Cd²⁺和Pb²⁺的吸附容量分别为236.1mg/g和382.6 mg/g,氮和氧配位原子的引入大大提高了对Cd²⁺和Pb²⁺的吸附容量;EDTA-CL对Cd²⁺和Pb²⁺的吸附过程符合Langmuir和准二级动力学模型;EDTA-CL可以重复多次使用。     

巴旦木壳基生物炭的制备及其吸附性能表征

为控制环境污染领域提供新材料,分别在300、400和500℃条件下制备了巴旦木壳(BC)和干炒巴旦木壳(BCF)生物炭,并用不同浓度的HCl和NaOH对生物炭进行了改性.用国标法表征了生物炭的真密度、灰分、钙镁含量、pH值、焦糖脱色率、亚甲基蓝吸附量、碘吸附值及比表面积等基本性质,并对溶液中Pb2+和Zn2+的吸附特性...     

生物炭-膨润土共改性及其铅离子吸附与稳定化研究

重金属污染具有高毒性、持久存留和生物积累等特性, 严重危害人体健康和生态安全。本研究通过氯化钙对玉米芯残渣和膨润土混合物进行碱改性, 在无氧条件下高温煅烧制备了一种碱改性生物炭-膨润土复合物(CaO-Bent-CB)。该复合物的比表面积高, 达到441.1 m²/g, 明显高于直接煅烧制备的生物碳(132.7 m²/g)和碱改性生物炭(177.2 m²/g)。进一步评价了该复合物对水中铅离子吸附性能, 结果表明在水中铅离子浓度为120 mg/L, 膨润土与玉米芯残渣质量比为1:5, 用量为1 g/L条件下, 吸附6 h后铅离子去除率达98%, 吸附量为109.6 mg/g, 均高于生物炭(13.4 mg/g)、膨润土(72.9 mg/g)和碱改性生物炭(86.9 mg/g)。此外, 采用CaO-Bent-CB对铅离子污染土壤进行稳定化处理, 当土壤中铅离子浓度为2200 mg/kg, CaO-Bent-CB用量为土壤干重的8%时, 在pH=3.2的硫酸-硝酸浸提液中浸出12 h, 酸浸出铅离子浓度低至4.5 mg/L, 低于危险废物鉴别标准值(5 mg/L)。上述研究结果表明这种生物炭-膨润土共改性复合物在重金属污染水体和土壤修复中具有很好的应用前景。     

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...     

铋膜电极阳极溶出伏安法检测痕量Cd金属

镉氧化产生的溶出电流与样品中Cd²⁺的浓度有关。本研究通过方波阳极溶出伏安法(SWASV)在活化铋膜电极(Activated BFE)上对低浓度μg/L水平的Cd(II)进行测定。通过电化学方法对电极进行初步改性, 然后电沉积制备铋膜再次对电极进行改进, 从而增强了对痕量目标Cd²⁺的敏感性。对改性前后的玻碳电极(GCE)表面进行SEM、CV、EIS和SWV的表征。为了将这种伏安法传感器应用于含有低浓度Cd²⁺的实际样品中, 对检测Cd²⁺的实验参数进行了研究。使用选定的条件, 在10 min的预富集条件下Cd²⁺的检测限为1 μg/L。     

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.     

N掺杂生物炭的制备及其对Co2+的吸附性能

在芦荟叶皮中加入尿素用水热法制备炭前驱体，然后将其以不同的终温热解制备出N掺杂生物炭(NBC_x)。使用扫描电子显微镜(SEM)、氮气吸附-脱附仪(BET)、X射线光电子能谱仪(XPS)、傅立叶红外光谱仪(FTIR)和动电位分析仪(Zeta)等手段进行表征，研究其对废水中Co²⁺的吸附性能。结果表明：NBC_x的表面有明显的层块堆积。NBC_x具有分级多孔结构，芦荟叶皮与尿素的质量比为2∶1、热解终温为800℃时制备的NBC₈₀₀其比表面积为32 m²·g^-1，总孔体积为0.04 cm³·g^-1，其中非微孔比例高达75%。NBC₈₀₀表面含有丰富的含氧和含氮官能团，N含量和O含量(摩尔分数)分别高达3.89%和46.35%，可与Co²⁺发生离子交换、静电吸附、络合作用和共沉淀等反应。用Langmuir等温线模型能很好地描述NBC₈₀₀     

AEP作用下溶胶-凝胶法制备纤维素基炭气凝胶及其对水溶液中Cu2+吸附性能

以微晶纤维素为前驱物, 在表面活性剂异辛醇聚氧乙烯醚磷酸酯(AEP)作用下进行溶胶-凝胶反应, 经过真空冷冻干燥后得到纤维素气凝胶, 再在600℃惰性气氛中碳化反应制备成炭气凝胶。通过扫描电镜、BET比表面测定和红外光谱表征制备的炭气凝胶孔隙结构及表面官能团, 并采用静态吸附法考察了炭气凝胶对水溶液中铜离子的吸附性能。结果表明, 溶胶-凝胶反应中的AEP能够有效调节和改进制备的炭气溶胶孔隙结构及其吸附性能。添加2%的AEP得到的纤维素凝胶制备炭气凝胶CCA₂孔隙结构发达、均匀, 具有655.4 m²/g的比表面积和0.73 cm³/g的孔容, 对水溶液中Cu²⁺的吸附容量最大可达到86.27 mg/g, 吸附等温线符合Langmiur模型, 吸附过程遵循准二级动力学方程。     

沙柳基磁性多孔炭的制备及其吸附亚甲基蓝性能研究

采用水热法原位改性沙柳生物炭制备磁性多孔炭复合材料,利用SEM、XRD、FT-IR、XPS和BET分别对多孔炭的形貌、结构表征,并研究磁性多孔炭吸附去除废水中亚甲基蓝性能。系列表征分析结果表明磁性复合材料表面疏松多孔,比表面积为63.01 m²/g,含有-COOH、-OH等丰富的官能团。在亚甲基蓝初始质量浓度为50 mg/L、初始pH值为11,投加量为2 g/L、25℃吸附120 min时,亚甲基蓝的吸附率可达88.52%,最大吸附量为218.08 mg/g;吸附过程与Langmuir吸附等温模型拟合较好,符合准二级吸附动力学模型。吸附以化学吸附为主,吸附稳定,无二次污染,吸附剂廉价易得,便于分离,是理想的亚甲蓝废水处理试剂。     

硫掺杂多孔碳材料的制备及其对脱硫废水中重金属的电吸附性能研究

燃煤电厂脱硫废水中的重金属污染对环境有巨大潜在危害,其中Pb²⁺、Cd²⁺、Cr³⁺等重金属离子的问题尤其突出。如何高效、有针对性地去除相关重金属离子,是废水净化的一个挑战。为此,通过模板法制备硫掺杂多孔碳材料,有选择性地对废水中相关重金属离子进行电吸附。结果表明：材料对于废水中的Pb²⁺、Cd²⁺、Cr³⁺在5次循环后的脱除效率仍可以达到99%左右。针对我国北部某燃煤电厂的实际脱硫废水进行电吸附实验,其中的Pb²⁺、Cd²⁺、Cr³⁺质量浓度被有效降低到小于0.2μg/L。通过结构、形貌以及电化学等表征发现,S/PC₃具有出色的离子输送通道(介孔占比91.06%)和电化学性能(117.3 F/g,1 A/g)。同时,适宜的硫掺杂量提高了其位点活性,使得硫原子(路易斯软碱)和重金属离子(路易斯软酸)结合。     

吲哚基掺氮分级多孔炭的制备及其对酸性橙74的吸附性能

以吲哚为碳源、氧化钙为模板耦合KOH活化并调节活化终温,制备出表面掺氮的层状分级多孔炭(HPC_T),研究了其对酸性橙74的吸附性能。结果表明：随着活化温度的提高这种多孔炭的比表面积增大,活化终温为900℃时制得的HPC₉₀₀比表面积高达1629 m²/g。这种炭材料具有相互连接的层状结构,且随着活化温度的提高炭壁层变薄。这种炭材料的表面有丰富的含氮官能团C-NH₂,随着活化温度的提高C-NH₂的含量随之提高。C-NH₂官能团与酸性橙74发生π-π堆积效应或静电相互作用,有利于提高其吸附性能。Freundlich模型能很好地描述HPC_T对染料的吸附过程,在50 mg/L的平衡浓度下HPC₉₀₀对废水中酸性橙74的吸附量超过270 mg/g;拟一级动力学方程能更好的描述HPC_T对酸性橙74的吸附过程,物理吸附为控速步骤。     

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。     

Fe3+-TiO2/ACF复合材料的制备及其性能研究

为了提高二氧化钛/活性碳纤维(TiO₂/ACF)复合材料处理有害气体的降解率，使用Fe³⁺对TiO₂进行改性，采用溶胶-凝胶法制备Fe³⁺-TiO₂/ACF,通过荧光光谱(PL)、X射线衍射(XRD)、BET比表面积、扫描电镜(SEM)对材料进行性能表征，并以氨气(NH₃)等气体为目标降解物，研究Fe³⁺-TiO₂/ACF对目标降解物的降解效果。结果表明：经Fe³⁺掺杂改性的TiO₂光催化活性显著提高，Fe³⁺∶Ti⁴⁺摩尔比为1∶200时，其光催化活性最高。随着Fe³⁺掺杂量的增加，TiO₂的平均晶粒大小逐渐降低。负载Fe³⁺-TiO₂后ACF的比表面积降低。使用Fe³⁺∶Ti⁴⁺(1∶200)...     

丙烯酸表面修饰聚丙烯滤芯棉的制备和吸附性能

采用紫外光接枝法,以丙烯酸（AA）为功能单体,N,N-亚甲基双丙烯酰胺（MBA）为交联剂,在聚丙烯（PP）滤芯棉表面进行交联接枝共聚,制备出交联接枝率为220%的丙烯酸表面修饰PP棉。用红外光谱对交联接枝共聚物的结构进行了表征。其最佳工艺条件为引发剂二苯甲酮（BP）用量为0.50 g/100gAA,MBA用量为5.0 g/100 gAA,AA与PP质量比为5:1,光照时间为25 min。采用平衡吸附法研究了丙烯酸表面修饰PP棉对重金属Cd^-（2+）的吸附性能。结果表明,当Cd²⁺初始质量浓度低于50 mg·L^-1时,丙烯酸修饰PP棉对Cd^2-的吸附率可达到95%以上。在研究的浓度范围内,丙烯酸修饰PP棉对Cd²⁺的吸附不符合Langmuir和Freundlich模型。     

高比表面积多孔炭质材料的孔结构特性及对苯酚的吸附

将中草药药渣微波干燥后经碳化、KOH活化制备出具有较高比表面积的多孔炭质材料。采用比表面积及孔隙分析仪测定其N_2吸附脱附等温线;采用扫描电子显微镜、X射线衍射分析仪对介孔材料表面显微结构、及物相变化进行了表征,并分析了多孔炭材料对苯酚的吸附性能。研究结果表明,当炭碱质量比1∶4时,制备的改性多孔炭材料具有丰富的多孔结构,其比表面积达2079.25m~2,介孔率达到79.10%;多孔炭材料对苯酚的饱和吸附量达到187.5mg/g。苯酚在多孔炭材料上的吸附行为符合Langmuir吸附模型。     

巯基改性SBA-15的制备及其对Cr6+的吸附

环境中存在的重金属铬对人体健康有严重的危害, 本研究采用水热共缩聚法制备了一种对Cr ⁶⁺有较高吸附能力的介孔材料SBA-15-SH。经红外光谱证实, 通过使用改性硅源3-巯丙基三甲氧基硅烷, 对SBA-15成功实现了巯基改性。经扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)观察, 所制备的材料呈棒状, 具有均匀的孔道结构, 孔径约为7 nm。将制备材料用于重金属Cr ⁶⁺的吸附, 研究了吸附时间、环境温度、Cr ⁶⁺溶液pH和初始浓度以及吸附剂用量对吸附剂吸附性能的影响。研究表明: 该材料吸附Cr ⁶⁺的平衡吸附时间约10 min, 吸附过程符合Langmuir方程与伪二级动力学模型。当Cr ⁶⁺溶液pH为4.0、吸附温度在25~45 ℃时, 介孔材料SBA-15-SH对Cr ⁶⁺吸附量最大, 达到6.85 mg/g。将本方法用于自来水和工业废水中Cr ⁶⁺的吸附, 回收率介于95%~105%之间。