TiO2改性石墨烯电极电吸附去除污水中NH4+

通过水热法制备得到TiO₂改性石墨烯复合材料（RGO/TiO₂）,考察了其形貌结构和电化学性能。将其组装成电极,对比未改性石墨烯（RGO）电极和RGO/TiO₂电极的电吸附NH₄⁺性能。重点考察外加电压、循环流速、初始浓度等工艺参数对RGO/TiO₂电极电吸附NH₄⁺的影响,并对其电吸附NH₄⁺特性和对模拟实际含NH₄⁺废水深度脱NH₄⁺效果进行研究。结果表明：RGO/TiO₂复合材料具有三维孔洞结构,比表面积为382.08 m²·g^-1,比电容量在扫速为0.01 V·s^-1时达到325.80 F·g^-1,优于RGO材料。RGO/TiO₂电极的初次电吸附量较RGO电极提升了28.3%,循环再生吸附10次后,RGO/TiO₂电极的NH₄⁺吸附量仅降低了5.87%,循环再生吸附性能优于RGO电极。外加电压2.0 V、循环流速35 ml·min^-1和NH₄⁺初始浓度1.0 mmol·L^-1为RGO/TiO₂电极的最佳NH₄⁺电吸附条件。RGO和RGO/TiO₂电极电吸附NH₄⁺过程符合准一级动力学模型和Freundlich等温吸附模型,电吸附NH₄⁺为非均匀表面的多层吸附行为,以物理吸附为主。RGO/TiO₂电极4级串联时对模拟实际含NH₄⁺炼油净化水的去除率达到86.84%。     

天然沸石对高浓度NH4+吸附机理研究

为快速降低高NH₄⁺水源中的NH₄⁺浓度,便于后续生化工艺处理,本研究选用天然沸石作为吸附剂,并考察了影响天然沸石对高浓度NH₄⁺吸附性能的因素;通过研究天然沸石对高浓度NH₄⁺的吸附动力学、等温线和热力学特性,并结合分子动力学模拟,探究了天然沸石对高浓度NH₄⁺的吸附机理。结果表明,当天然沸石投加量为50 g/L、NH₄⁺-N初始质量浓度为4 000 mg/L、温度为35℃、吸附时间为3 h时,天然沸石对NH₄⁺-N的吸附量可达26.94 mg/g。吸附动力学和等温线分析表明,天然沸石对高浓度NH₄⁺的吸附过程更适合用准二级动力学模型和Freundlich模型描述。理论计算和红外光谱表征佐证了氢键和化学吸附作用的存在。天然沸石吸附高浓度N...     

风化壳淋积型稀土矿中主要矿物对NH4+的吸附行为和机理研究

为了高效洗脱风化壳淋积型稀土矿残留铵盐,研究了风化壳淋积型稀土矿中主要粘土矿物(蒙脱土、埃洛石、伊利石、高岭土)、石英、云母、长石对NH⁺₄的吸附行为和机理。结果表明,蒙脱土、埃洛石、伊利石、高岭土、石英、云母、长石及稀土矿对NH⁺₄的吸附属于单分子层吸附,符合Langmuir等温吸附模型,对NH⁺₄的最大吸附量分别为4.1 mg·g^-1、1.5 mg·g^-1、0.9 mg·g^-1、0.3 mg·g^-1、0.1 mg·g^-1、0.1 mg·g^-1、0.2 mg·g^-1、3.4 mg·g^-1;粘土矿物对NH⁺₄的吸附亲和力大小顺序为：蒙脱土>埃洛石>伊利石>高岭土;石英、云母、长石对NH⁺_4<...     

镁浸渍生物炭吸附氨氮和磷：制备优化和吸附机理

利用废弃的木薯杆制备了载镁的生物炭吸附剂。以氨氮、磷为目标污染物,采用控制变量法研究了不同镁盐改性、MgCl₂浓度、碳化温度、固液比和碳化时间对氨氮、磷吸附性能的影响,制备最具吸附性能的载镁木薯秆基生物炭（Mg-BC）,进行批量吸附氨氮和磷实验。利用等温模型（Langmuir和Freundlich模型）和动力学模型（准一级动力学、准二级动力学和颗粒内扩散模型）探究其吸附特性,在其吸附特性研究的基础上,运用FTIR、XRD、SEM-EDS、XPS等表征手段对其吸附机理进行探讨。结果表明,Mg-BC对氨氮和磷的吸附过程均符合Freundlich模型和准二级动力学模型,为多分子层的化学吸附,理论饱和吸附量分别为43.48 mg·g^-1和96.00 mg·g^-1。结合表征结果推测,Mg-BC吸附氨氮、磷主要通过官能团作用、络合沉淀和离子交换等多过程协同完成。     

生物炭吸附溶液中Pb2+的定性及定量研究

由木质纤维素类生物质经过热解制得的生物炭能够高效地吸附污水中的重金属离子,将其作为Pb²⁺吸附剂,具有广阔的应用前景。本文以松木与大豆秸秆为原料,分别在400、600、800℃下制备了生物炭,考察了其理化特性与吸附性能之间的关系,并对各吸附机制的相对贡献进行了定性及定量分析。研究结果表明：大豆秸秆生物炭的吸附性能(最大吸附容量分别为209.35、180.62和226.64 mg·g^-1)远优于松木生物炭的(4.62、12.02和23.47 mg·g^-1)。6种生物炭对Pb²⁺的吸附过程都符合Langmuir模型和拟二级动力学模型,以化学吸附为主,受物理微观结构的影响较小。阳离子交换在生物炭吸附Pb²⁺过程中占据重要作用,其中Ca²⁺的交换能力最强。Pb²⁺在生物炭表面的矿物沉淀主要为水白铅矿和碳酸铅。矿物质沉淀(贡献占比21.9%～76.8%)和阳离子交换(18.1%～72.5%)是大豆秸秆炭和松木炭对Pb²⁺的...     

KOH活化多孔炭对甲基橙的吸附及其动力学研究

探究碱性改性的生物质炭对印染工业污水中甲基橙的吸附性能。结果表明：改性竹笋生物质炭具有大的比表积和丰富的孔结构，其对15 mL 30 mg·L^-1的甲基橙在210 min后达到平衡，最佳投加量和最大吸附量分别为7 mg·L^-1和64.1 mg·g^-1，吸附动力学更加符合准二级动力学模型。     

牛粪生物炭对废水中Cu(Ⅱ)的吸附效果及机理研究

为了有效去除废水中Cu²⁺,以牛粪为原料,制取生物炭,采用等温吸附法及动力学吸附法研究生物炭对废水中的Cu²⁺的吸附效果,并通过XRD、FTIR、BET与元素分析等进行表征。结果表明：热解温度、时间、pH是影响生物炭产率及吸附量的因素。700℃制备的牛粪生物炭(CDB700[2h])对废水中的Cu²⁺吸附量是最高,达到了0.623 mg·g^-1,去除率达到了99.7%。说明,CDB700[2h]具有作为废水中Cu²⁺吸附材质的潜力,本研究为生物炭去除废水中重金属污染的修复提供了理论依据与应用参考。     

Al-Mn氧化物对废水中氟的去除

采用共沉淀法制备Al-Mn氧化物吸附剂,并用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、X射线衍射仪(XRD)、Zeta电位仪对产物进行表征,考察了吸附剂用量、温度、pH和共存离子(Cl^-、CO₃^2-、NO₃^-、SO₄^2-和H₂PO₄^-)对吸附剂去除水中氟的影响。结果表明：相对于其他条件,吸附剂在初始溶液p H=3～11,F-初始质量浓度为10 mg·L^-1且吸附剂含量为1.5 g·L^-1时,去除效果最佳;吸附平衡时间为2 h;吸附动力学满足准二级动力学模型(P<0.0001);热力学满足Langmuir和Freundlich模型;通过计算得吸附剂对F-最大吸附量为37.7 mg·g^-1(pH=7)和56.1 mg·g^-1(pH=3);共存离子对吸附剂去除F-的影响次序为CO_...     

氮掺杂生物炭高湿环境下吸附甲苯的性能研究

为了研究含氮官能团对甲苯与水蒸气竞争吸附的作用机制，制备氮掺杂开心果壳基生物炭(PBN)和对照组(PB)，通过吸附实验和密度泛函模拟研究含氮官能团对高湿环境下甲苯吸附的影响。结果表明，氮掺杂后，生物炭孔隙结构更加发达，亲水性和极性更低。在80%的相对湿度下，PBN和PB吸附低质量浓度(ρ₀为110 mg·m^-3)甲苯的容量分别为干燥条件下吸附量(223.56和123.01 mg·g^-1)的79.2%和64.2%,PBN的水蒸气吸附等温线的形状呈现疏水的“S”形。含氮官能团会促进甲苯的吸附，抑制水蒸气的吸附，π-π作用、疏水作用和范德华作用是影响甲苯吸附的主要作用。     

牡丹壳基类石墨烯多孔炭材料对四环素的吸附研究

以废弃牡丹壳为原料，通过浸渍-煅烧的方法，制备了类石墨烯多孔炭(PGCs)。借助TEM、XRD和BET分析仪等对PGCs进行了表征，考察了溶液pH值、吸附时间和温度等因素对PGCs去除四环素(TC)性能影响。结果表明：PGCs材料具有较高石墨度、比表面积(3 626.2 m²·g^-1)、孔容(1.035 cm³·g^-1),以及丰富的含氧表面官能团；在pH值=3～11、盐离子存在条件下(c_Na2SO4/NaCl=0.1～0.5 mol/L),该材料对TC均表现出良好的吸附性能；吸附为自发吸热过程，符合Freundlich等温吸附和Pseudo-second-order动力学模型，25℃时平衡吸附量为858.0 mg·g^-1。经过5次吸附-解吸后，吸附量仍保持在500 mg·g^-1以上。结合表征分析和吸附研究，认为PGCs材料对TC的高效吸附得益于其高比表面积和多级孔结构，以及表面C=O和sp<...     

人工湿地模块化基质脱氮除磷性能研究

选取碱、Mg²⁺和Zn²⁺复合改性的沸石、石灰石和硅藻土为骨料,参照植生型多孔混凝土制作方法,制作了七种不同骨料体积比的模块化人工湿地基质。通过静态吸附实验对其脱氮除磷性能进行比较。筛选出三种模块化基质进行等温吸附实验和动力学吸附实验,对其脱氮除磷机制进行研究。结果表明：以单一改性沸石为骨料的模块化基质脱NH₄⁺-N效果最好,其理论最大吸附量为45.79 mg/g;以三种改性基质按体积比1∶1∶1配比为骨料制作的模块化基质除PO₄^3--P效果最好,其理论最大吸附量为11.52 mg/g;准二级吸附动力学模型能更好地拟合三种基质脱氮除磷的吸附动力学过程,三种基质对NH₄⁺-N和PO₄^3--P的吸附速率均受化学吸附速率控制。     

高锰酸钾改性秸秆生物质炭及对氨氮的吸附研究

研究中改性生物质炭分别以玉米秸秆和玉米秸秆叶片为原料,高锰酸钾为改性剂,在600℃氮气氛中煅烧制成两种生物质炭复合材料,分别为Mn-BC-1,Mn-BC-2。采用扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱等测试手段对两种改性生物质炭的结构和性能进行了表征,并对氨氮进行动力学和等温吸附模型拟合。结果表明：Mn-BC-1形貌以长孔道结构为主,Mn-BC-2形貌主要呈现平面蜂窝状结构;两种改性生物质炭表面含有缔合-OH基团,且Mn-BC-2比Mn-BC-1表面-OH和-COOH基团多;Mn-BC-1和Mn-BC-2对氨氮平衡吸附量分别为14.12mg·g^-1和36.68mg·g^-1,且在吸附时间为30 min和50 min时达到吸附平衡,均符合准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型。     

ZIF-8衍生氮掺杂多孔炭吸附剂的制备及对罗丹明B吸附性能的研究

因孔径结构和氮掺杂的协同效应,氮掺杂多孔炭质吸附剂在吸附处理染料污染物方面备受关注。本文在低温水热处理葡萄糖的基础上,原位合成了葡萄糖@ZIF-8复合物,1000℃下直接高温碳化,得到了不同氮配位环境的多孔炭材料。研究发现,包覆的半聚合葡萄糖在碳化时可抑制ZIF-8中氮物种的逸出程度,使得炭质吸附剂具有较高的氮掺杂浓度和优异的罗丹明B(RhB)吸附性能。吸附动力学结果表明,25℃时,样品GZC-10在240 min内可吸附饱和,平衡吸附量为283 mg·g^-1,吸附扩散行为符合伪二级动力学模型。吸附等温线能够很好地符合Langmuir模型,最大吸附量为383 mg·g^-1,远高于文献报道的同类MOF衍生炭材料。本文制备的氮掺杂多孔炭质吸附剂具有吸附量大、动力学快、润湿性好等优良性能,是一种高效的水处理材料。     

稻壳合成纳米多孔生物炭用于吸附亚甲基蓝

采用KOH和KOH-Na OH作为活化剂,稻壳为原料,制备出活性生物炭,对亚甲基蓝的吸附表现出优异的性能。研究了单独用KOH活化和KOH-Na OH联合活化时,碱炭比、活化温度和活化时间的影响。结果表明,当KOH和生物炭的质量比为1∶1,活化温度为900℃,活化时间为1h时,活化后的生物炭的吸附能力为314.571mg·g^-1。但采用KOH-Na OH联合活化(稻壳∶KOH∶Na OH的质量比为1∶0.3∶0.7),活化温度为800℃,活化时间为1h,在相同的吸附条件下,活化生物炭的吸附容量为350.287mg·g^-1。采用扫描电子显微镜、比表面积分析仪和红外光谱仪来表征两种类型的活性生物炭。结果表明,它们的化学成分相似,都具有丰富的孔隙结构,但通过KOH-Na OH联合活化制备的稻壳炭主要是微孔,孔径分布更均匀,这被认为是高吸附能力的主要原因。     

铁锰氧化膜/分子筛滤料去除地下水中高浓度氨氮和锰的研究

前期研究表明,铁锰氧化膜(MeO_x)可同步去除地下水中较低负荷的氨氮和锰(NH₄⁺< 1.5 mg/L,Mn²⁺< 2.0mg/L),而当其进水负荷较高时,去除效果会明显下降。分子筛(MS)作为滤料时,对水中的 NH₄⁺和 Mn²⁺具有较好的吸附效果,但存在吸附周期短等问题。本文应用 MeO_x和 MS 作为混合滤料,不仅提高了 MeO_x对于水中 NH₄⁺和 Mn²⁺的去除负荷,同时可以延长 MS的使用周期。通过小型过滤实验系统,得出 MS/MeO_x混合滤料的最优配比为 1:2,再将其应用至中试过滤系统中,用于同步去除进水中高负荷的 NH₄⁺和 Mn²⁺,结果表明 MS/MeO_x对于水中 NH₄     

低温-空气制备的负载蒙脱石-生物炭吸附阳离子染料研究

本研究利用低温-空气一步热解方法成功制得负载蒙脱石-生物炭。吸附效果、影响因素和再生潜力研究结果表明，负载蒙脱石能提升茶叶渣生物炭对典型阳离子染料—亚甲基蓝的吸附能力，提高温度和振荡速度有利于增加其吸附量。再生不会显著影响负载蒙脱石-茶叶渣生物炭对亚甲基蓝的吸附能力，多次再生后其平均吸附量保持在～24.0 mg·g^-1。上述结果说明负载蒙脱石-生物炭可用于阳离子染料吸附且具有循环再利用潜力，吸附机制可能主要被阳离子交换(蒙脱石和生物炭自身)和静电吸附(生物炭自身)控制。     

水合氧化锆改性污泥生物炭对磷酸盐的吸附特性研究

将剩余污泥在 600 ℃下热处理得到污泥生物炭（SBC）,以 SBC为载体通过一步共沉淀法制得新型水合氧化锆改性污泥生物炭（SBC-Zr）,对其进行了表征,并研究了其对磷酸盐的吸附行为。表征结果表明,该吸附剂成功负载水合氧化锆,比表面积为 183.03 m²/g,孔容为 0.07 cm³/g。吸附实验结果表明：SBC-Zr 在 pH=2 时获得较高吸附量;随着投加量的减少,吸附量逐渐减小;SO₄^2-对吸附性能影响较 Cl^-、NO₃^-以及腐殖酸（HA）明显;准二级动力学模型能更好地拟合吸附动力学数据,且吸附过程较好地符合 Langmuir 等温吸附模型;SBC-Zr 吸附磷酸盐的机理包括静电吸引和磷酸盐取代表面 O-H 基团形成内层配合物。应用其处理实际含磷污水,可将磷酸盐浓度从 1.30 mg/L 降低到0.36 mg/L。     

硼碳氮多孔材料的制备及其吸附再生性能研究

硼碳氮(BCN)多孔材料因其具有高的比表面积、优异的化学稳定性而被认为是一种优异的吸附材料。本文以废弃椰壳、硼酸(H₃BO₃)和尿素(CO(NH₂)₂)为原料,采用冷冻干燥法制备多孔生胚,并在NH₃气氛下通过高温固相反应法在不同的反应温度下合成BCN多孔材料。结果表明,随着反应温度的升高,BCN多孔材料孔径逐渐变大,当反应温度为950 ℃时平均孔径为2.1 nm。将BCN多孔材料用于吸附水中孔雀石绿(MG)有机染料,其最大吸附量可达1 239.8 mg·g^-1,5次循环再生后吸附量平均值仍高达1 138.6 mg·g^-1,说明BCN多孔材料具有优异的循环吸附性能。采用Langmuir和Freundlich等温吸附模型、准一级和准二级吸附动力学模型研究了浓度、吸附时间和平衡吸附量之间的关系。结果表明,BCN多孔材料的吸附与准二级吸附动力学模型吻合,其对MG的吸附属于均匀表面单层分子的Langmuir等温吸附。BCN多孔材料展现出优异的吸附能力,是一种非常有应用前景的新型吸附剂。     

核桃青皮生物炭对Cd2+的吸附效应分析

以核桃青皮为原料,分别在300、500、700℃条件下限氧热解制备核桃青皮生物炭,标记为WP300、WP500和WP700,并应用于溶液中Cd²⁺的吸附,筛选出吸附效果最佳的生物炭材料;研究生物炭投加量、溶液pH、Cd²⁺初始浓度对生物炭吸附效应的影响;并结合吸附动力学和等温吸附模型探讨核桃青皮生物炭对Cd²⁺的吸附过程和作用机制。结果表明,500℃下制备的核桃青皮生物炭(WP500)比表面积最大,对Cd²⁺的吸附效果最佳;当Cd²⁺的初始质量浓度为100 mg/L,WP500的最佳投加量为1.9 g/L;在pH为1～8,pH的升高使得WP500对Cd²⁺的去除率提高;温度为303.15 K时,WP500对Cd²⁺的吸附效果最好,对Cd²⁺的理论吸附量为99.994 mg/g;WP500对Cd²⁺的吸附符合Langmuir模型,对Cd²⁺的吸附动力学更符合准二级动力学模...     

二乙烯三胺改性磁性生物炭对Cr(Ⅵ)吸附性能研究

为解决水体重金属Cr(Ⅵ)的环境污染问题,以棉秆为原料制备生物炭(BC),再采用液相沉淀法将BC赋磁,得到磁性生物炭(MBC)。以二乙烯三胺(DETA)为改性试剂,对MBC进行氨基改性,制备出氨基改性磁性生物炭吸附剂DETA@MBC。用XRD、SEM、FT-IR、VSM对DETA@MBC进行表征,证实了Fe₃O₄成功负载在BC表面,MBC的氨基改性没有破坏Fe₃O₄的晶体构型,DETA@MBC表面有丰富的氨基功能团,且饱和磁强度良好。研究其作为吸附剂在不同条件下对Cr(Ⅵ)的吸附性能。结果表明,溶液pH值、吸附剂投加量、竞争性离子和温度等因素均会影响吸附效果。DETA@MBC对Cr(Ⅵ)的吸附更符合准二级动力学方程,等温吸附过程符合Freundlich模型,K_F=25.287 mg⁽1-(1/n))·L^1/n·g^-1,n=2.538,吸附容易进行,对Cr(Ⅵ)的吸附为自发的吸热过程。