生物炭对阳离子染料的吸附性能研究进展

印染废水是一类重要的难降解工业废水,高效处理印染废水对于保护水生态环境和促进印染行业的可持续发展具有重要的现实意义。生物炭原料来源广泛、比表面积大、孔隙结构发达、制备成本低,对印染废水中的多种污染物均表现出良好的吸附潜能,其中采用生物炭吸附阳离子染料的研究近年来备受关注。概述了可用于制备生物炭的生物质原料选取原则,以及...     

改性花生壳生物炭对四环素的吸附性能研究

以农林废弃物花生壳为原料,分别经氢氧化钾、磷酸改性后,采用高温热解法制备了改性花生壳生物炭KBC、PBC,通过SEM、XRD、BET、FTIR等对其结构进行了表征,考察了改性花生壳生物炭投加量、pH值、吸附时间等因素对四环素吸附效果的影响,并通过吸附动力学、等温吸附模型及吸附热力学探究了吸附机理。结果表明,相较于未改性花生壳生物炭,KBC、PBC的表面维管束结构破碎程度更大,比表面积、总孔容大幅增加,但其晶能结构并未发生明显变化;在25℃、pH值为2、KBC投加量为0.06 g、吸附时间为180 min、四环素浓度为50 mg·L^-1的条件下,四环素去除率达到99.88%;吸附过程符合准二级动力学方程和Freundlich等温吸附模型,属于多层吸附,吸附过程受多种吸附机制的影响。     

一步法制备Mg改性玉米芯生物炭吸附磷酸盐研究

研究通过MgCl2溶液浸泡玉米芯后在450℃下慢速热解1 h 一步法制备获得Mg改性生物炭(Mg-BC),探究其对磷酸盐的吸附和影响因素.结果表明,Mg-BC吸附磷符合准1级、准2级动力学模型,说明吸附过程主要受物理、化学作用控制.Mg-BC对磷的等温吸附符合Langmuir方程,吸附类型为单分子层吸附,最大吸附量为5...     

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。     

水葫芦生物质炭的制备与染料吸附性能研究

以水葫芦为原料,采用限氧升温热解的方法制备了水葫芦生物质炭,研究热解温度对生物质炭理化结构与染料吸附性能的影响。结果表明,通过SEM、XRD、BET表征可以看出,在一定温度范围内,随温度升高生物质炭比表面积越大,孔隙结构越发达。当热解温度为500℃,生物质炭会有更多的含氧官能团以及较好的孔隙结构。随着热解温度的升高,生物质炭对染料吸附量先增加后有所降低,生物质炭对阳离子染料亚甲基蓝能达到更好的吸附效果,刚果红次之,甲基蓝的吸附效果一般。     

水葫芦生物质炭的制备与染料吸附性能研究

以水葫芦为原料,采用限氧升温热解的方法制备了水葫芦生物质炭,研究热解温度对生物质炭理化结构与染料吸附性能的影响。结果表明,通过SEM、XRD、BET表征可以看出,在一定温度范围内,随温度升高生物质炭比表面积越大,孔隙结构越发达。当热解温度为500℃,生物质炭会有更多的含氧官能团以及较好的孔隙结构。随着热解温度的升高,生物质炭对染料吸附量先增加后有所降低,生物质炭对阳离子染料亚甲基蓝能达到更好的吸附效果,刚果红次之,甲基蓝的吸附效果一般。     

酸改性活化粉煤灰处理直接紫-N染料废水实验研究

对原状粉煤灰进行酸改性活化,考察了最佳改性试剂和最佳改性时间等因素作用下的粉煤灰对直接紫-N染料废水处理效果的影响。结果表明,在最优实验条件下,酸改性粉煤灰对废水COD和色度的去除率均较高,分别达87.8%和98.4%。利用粉煤灰处理直接紫-N染料废水具有成本低、节约资源的优势,而且能达到以废治废的目的。     

改性生物炭吸附废水中磷的研究进展

水体中磷的去除意义重大,吸附除磷因具有成本低,效果高,操作简单等优点而备受关注.生物炭作为一种具有多孔结构,对环境友好的吸附材料已被广泛应用,但是生物质直接制备的生物炭的磷吸附能力却十分有限.以原始生物炭为基础,将生物炭通过不同方法改性发现与原始生物炭相比,吸附能力显著提高.本文章分析近年来酸碱、金属、氧化剂改性生物炭...     

木质素生物炭磺酸对水中阳离子染料的吸附性能与机制

以木质素磺酸钠(LS)为原料,采用浓硫酸一步氧化碳化的方法在60℃和210℃下分别制备了木质素生物炭磺酸SLBC-60和SLBC-210。SLBC-60磺酸基、羧基和酚羟基含量分别为1.66,1.40,4.41 mmol/g,而SLBC-210磺酸基、羧基和酚羟基含量分别为0.34,3.22,5.41 mmol/g。对比评价了它们对亚甲基蓝(MB)的吸附效果,结果显示,在pH=1～10溶液中,SLBC-60对MB保持高吸附量(>463.9 mg/g)和高去除率(>91.9%),而SLBC-210对MB吸附量<231.5 mg/g、去除率<45.8%,结合生物炭结构和Zeta电位分析,这可能与SLBC-60富含磺酸基官能团及其在pH=1～10溶液中表面均富集负电荷有关;优化pH、吸附剂加入量、吸附时间等参数,得到SLBC-60对MB、罗丹明B和孔雀石绿饱和吸附量分别为755.1,926.1,1 008.2 mg/g,且吸附性能不受一价金属离子影响。此外,SLBC-60对MB的吸附等温线符合Langmuir模型(R²=0.998 9),吸附动力学符合准二级动力学方程(R2=0.998 9),吸附动力学符合准二级动力学方程(R²=0.999 5),说明该吸附以单层化学吸附为主。因此,改性制备的木质素生物炭磺酸可作为高效的阳离子染料吸附剂,有望应用于印染废水治理。     

污泥生物炭制备及其对磷的吸附性能研究

以污水污泥、粉煤灰为原料,以质量分数为30%的氯化锌溶液为活化剂,在不同温度下煅烧制备污泥生物炭,用于处理含磷废水。通过单因素静态吸附实验探讨了污泥生物炭对磷的去除效果,并探究了其吸附机理。结果表明：300 ℃制备的污泥生物炭具有较好的除磷效果;扫描电镜（SEM）、比表面分析仪、傅里叶红外光谱仪（FT-IR）对原料和污泥生物炭表征结果显示,污泥生物炭煅烧前后的形貌及表面基团发生了显著改变,煅烧后样品的表面产生了较多微小空隙,比表面积增大,最高可达5.51 m²/g;在磷初始质量浓度为50 mg/L、吸附剂用量为16 g/L条件下,吸附在90 min达到平衡,磷的去除率高达93.73%;吸附过程符合准二级动力学方程及Freundlich等温吸附模型,最大饱和吸附量为9.615 mg/g;整个吸附过程ΔG⁰<0、ΔH⁰<0,是自发进行的放热过程;吸附过程除物理吸附外,同时涉及磷酸盐与吸附剂—OH或C—O共价键发生电子对配位作用,为物理-化学复合吸附;吸附剂第5次吸附为首次吸附量的85.74%,表现出较好的再生性能。     

臭氧强化电絮凝处理直接耐晒大红4BS模拟染料废水

采用臭氧强化电絮凝法处理直接耐晒大红4BS模拟染料废水,研究了染料脱色的影响因素及其COD_Cr去除动力学。考察了电流密度、溶液初始pH 值、染料初始浓度、支持电解质浓度、反应温度和臭氧流量对臭氧强化电絮凝法处理4BS染料脱色效率的影响。结果表明,电流密度15 mA·cm^-2,pH值10.0,4BS染料初始浓度100 mg·L^-1,支持电解质浓度3000 mg·L^-1,臭氧流量06 L·h^-1,20 ℃下反应50 min后4BS脱色率达94％以上。COD_Cr去除符合拟二级动力学。     

氮掺杂生物炭材料的制备及其在环境中的应用

由生物质转化得到的生物炭材料因其成本低且环境友好被广泛用于环境领域,且对我国实现碳达峰与碳中和有积极的促进作用。非金属氮掺杂生物炭由于氮元素的引入,呈现表面碱度以及多吸附位点的特性,提高了其对污染物的去除性能,然而对氮掺杂生物炭材料的绿色可控合成及掺杂机理的关注不够。本文综述了近几年来国内外氮掺杂生物炭材料的制备及其在环境中的研究应用,梳理了氮掺杂生物炭材料中含氮官能团的类型和不同制备方法,含氮官能团包括吡啶N、吡咯N和石墨N等,其含量和类型受氮源、热解温度和时间的影响,阐明了其中的氮掺杂机理由氮源分解的中间产物、生物炭表面官能团和掺杂过程中的活化剂等因素决定。最后,对氮掺杂生物炭在环境方面的应用及作用机理进行探讨,并在此基础上提出未来研究高效氮掺杂生物炭的重点和研究方向,以期为氮掺杂生物炭在环境中的实际应用提供参考。     

生物炭吸附重金属离子的研究进展

生物炭在过去的十几年里受到了广泛关注,由于其低成本、环境友好、可再生等优点,在环境管理方面具有良好的应用前景。本文介绍了生物炭的概念、应用和性质,重点综述了生物炭吸附重金属离子的研究进展,并探讨了目前面临的挑战和应用前景。生物炭是在缺氧或无氧条件下热化学转化生物质得到多孔富碳材料,主要用于土壤改良,可以提高作物产量、实现碳封存以及减少温室气体排放,并且在催化、能源和水处理等方面具有潜在的应用。生物炭制备方法包括热解、气化、水热炭化等,生物炭的性质受生物质原料、制备工艺和技术参数影响。重点介绍了生物炭吸附重金属离子的相关研究,包括生物炭吸附重金属离子的影响因素、吸附机理和改性生物炭的制备。通过吸附动力学、吸附等温线、吸附热力学和表征技术可以揭示表面络合、静电引力、表面沉淀和离子交换等吸附机理。生物炭吸附重金属离子的最新研究主要致力于通过改性提高生物炭的吸附性能,改性方法主要包括物理化学活化以及复合金属氧化物或化合物、功能有机物、纳米粒子等。生物炭吸附重金属离子面临一些问题和挑战,距离实际废水处理应用还有一定差距。     

磁性生物质炭的制备及在污染水体中的应用

介绍了磁性生物质炭的制备方法及所需的原料,尤其是在污染水体中的应用。阐述了磁性生物质炭的制备方法,包括浸渍-热解法、液相还原法、共沉淀法和物理混合法,并指出各种制备方法的优缺点。重点分析了磁性生物质炭吸附污染物的影响因素及机理,发现磁性生物质炭的热解温度及投加量、溶液的pH、反应时间、污染物的初始浓度、吸附温度和溶液中其他竞争离子等对污染物吸附效果都有一定的影响,而且其吸附机理比较复杂,关键的吸附机理包括物理吸附、离子交换、静电吸附、共沉淀、表面络合等。详细总结磁性生物质炭在污染水体中的应用,磁性生物质炭已广泛用于去除水体中的各种污染物,包括重金属、无机阴离子、抗生素、农药、有机染料及核污染物。此外,还对磁性生物质炭的再生和回收进行了评价。     

活性生物猪骨炭纯化盐湖工业氯化钾

生产食品级和药用氯化钾主要采用工业级产品通过进一步纯化的方法制备得到。盐湖工业氯化钾制备方法是采用浮选剂进行浮选制备,因此存在浮选剂残留和部分重金属超标的情况。经测定所用盐湖工业氯化钾样品中,铵和铅的质量分数分别为1.698×10^-4和1.63×10^-5。为了制备食品级氯化钾,采用猪骨为原料,以磷酸为活化剂制备得到了比表面积为147.26 m²/g、碘吸附值为297.5 mg/g的活性生物猪骨炭,实验结果表明,用10 g的活性猪骨炭和商品炭分别对1 L的氯化钾溶液做吸附处理,活性猪骨炭吸附后溶液中各离子含量均符合GB 25585—2010《食品添加剂 氯化钾》的要求,成功制备了食品级氯化钾。     

蜂巢石改性及其对Mn~(2+)吸附试验研究

为探讨硫酸对蜂巢石吸附材料改性的影响因素,以及改性蜂巢石对Mn~(2+)的吸附特性,采用正交试验法研究了硫酸改性条件对蜂巢石比表面积、孔容、孔径的影响;对改性蜂巢石和未改性蜂巢石做了SEM和XRD对比分析;通过静态吸附试验探讨了硫酸改性蜂巢石对Mn~(2+)的最佳吸附条件。试验结果表明,硫酸浓度为0.50mol/L,改性时间为30 min,温度为35℃时改性最佳,改性后蜂巢石比表面积、孔容分别达到21.15 m2/g、0.053cm3/g左右,平均孔径为5 nm;SEM和XRD对比分析发现,改性后蜂巢石表面变得粗糙蓬松,微孔增加,空隙率和孔道通透性提高,出现了Ca SO4·2H2O单斜晶体;改性蜂巢石投加量和溶液的p H值是影响吸附效果的重要因素,当溶液p H值为5,改性蜂巢石投加量为4 g/L,Mn~(2+)初始质量浓度为5 mg/L时,对Mn~(2+)的去除率达85%以上,吸附量超过10.0 mg/g。     

镧改性核桃壳生物炭制备及吸附水体磷酸盐性能

为研发低成本的磷酸盐吸附剂,以核桃壳为原料,LaCl₃为改性试剂热解制备核桃壳生物炭。通过SEM-EDS、ICP-OES、FTIR和XRD对生物炭进行表征,采用吸附等温模型和动力学模型拟合生物炭的吸磷特征,并研究热解温度、La改性浓度、添加量、初始溶液pH和共存离子对生物炭吸附磷的影响。结果表明：La改性后,生物炭表面由于负载了La₂O₃和LaOCl,其吸附能力明显提高。热解温度为400℃、La浸渍浓度为0.1mol/L时获得的生物炭（BC-La400）,其Langmuir最大磷吸附容量为12.18mg/g,吸附过程主要受化学吸附和颗粒内扩散控制。热解温度和La改性浓度过高均不利于磷的吸附。磷初始浓度为50mg/L时,BC-La400添加量为2.7g/L可获得较理想的吸附能力,但当添加量超过4.0g/L时,磷脱除率可超过98%。BC-La400吸磷时最佳初始pH为3,CO{}_{\mathrm{3}}^{\mathrm{2}-}共存会明显削弱BC-La400对磷的吸附能力。     

生物炭基复合材料制备及其对水体特征污染物的吸附性能

以重金属、药物及个人护理品污染物（PPCPs）和氮磷氟等为代表的水体主要污染物脱除已成为水污染治理研究的重点。吸附法由于其具有操作简易、成本效益高等优势，在水污染治理方面应用广泛。相比于传统吸附材料，生物炭具有原材料丰富、比表面积大、成本低廉等优势，但其表面官能团的丰富度有限，经适当改性能够增加生物炭的吸附活性位，从而提高其吸附性能。本文根据改性剂类型、合成方法及合成的先后顺序，系统阐释了生物炭的改性方法及其复合体的理化特性；结合最新研究报道，在合成方法、吸附性能和机理方面归纳汇总了生物炭基复合材料在水体重金属、PPCPs和其他污染物中的吸附应用，并对生物炭基吸附剂再生与资源化利用的新理念及应用进行了概述，最后展望了生物炭基吸附剂有待深入研究的方面，并提出建设性的意见。