β-FeOOH改性凹凸棒土的制备及其对单宁酸吸附性能研究

为了提高凹凸棒土对单宁酸的吸附性能,采用水浴法制备β-FeOOH改性凹凸棒土(ATP/β-FeOOH)吸附剂。通过X-射线衍射仪、X-射线光电子能谱仪和红外光谱仪分析吸附剂的组成和化学基团,通过透射电子显微镜和比表面积分析技术观察吸附剂的形貌和孔径分布。以单宁酸为目标污染物,进行吸附动力学和吸附等温线实验,考察了吸附剂用量、污染物浓度、初始pH值和共存离子对吸附剂去除单宁酸效能的影响。吸附实验结果表明：ATP/β-FeOOH吸附单宁酸过程符合拟二级动力学模型,Langmuir模型比Freundlich模型更能反映吸附过程。其中,30 wt%ATP/β-FeOOH的吸附性能最佳,最高吸附容量可以达到38.63 mg/g,并确定最佳吸附条件为溶液初始pH值3.0,吸附剂投加量为1.0 g/L。研究结果表明：β-FeOOH的引入显著增强了凹凸棒土对单宁酸的吸附性能,此外,ATP/β-FeOOH对单宁酸的吸附机理可以归结为螯合作用和静电作用。     

生物炭/凹凸棒土的制备及对磺胺嘧啶的吸附

利用凹凸棒土（ATP）和碱性木质素（AL）慢速限氧热解制备生物炭/凹凸棒土（BC/ATP）吸附水中的磺胺嘧啶（SDZ）,研究原料比例和热解温度对产品组分含量和吸附效果的影响,并探讨初始pH、BC/ATP投加量、吸附时间和SDZ初始浓度等因素对去除率的影响。分别采用拟一级、拟二级和颗粒内扩散方程拟合吸附过程动力学,用Langmuir和Freundlich方程拟合等温吸附线。通过扫描电镜、傅里叶红外光谱、X射线衍射、拉曼光谱和比表面积测定分析BC/ATP的表面形貌、孔结构和官能团。结果表明ATP能有效促进热解过程中挥发性中间产物二次热解,提高BC得率,改善BC/ATP吸附性能,并通过ATP的金属离子作用扩宽BC/ATP的pH敏感度。吸附动力学均符合拟二级动力学模型,且由颗粒内扩散模型拟合说明该扩散行为不是限制吸附速率的唯一因素,等温吸附线更符合Langmuir等温吸附模型,0＜R_L＜1,为优惠吸附,说明吸附过程易于进行,最大吸附量为109.53mg/g。不同pH条件下吸附机理可分为两部分：①在酸性和中性条件下,主要依靠BC/ATP的上BC表面负电荷与SDZ静电作用;②碱性条件下主要依靠ATP表面金属离子与SDZ氢键的金属阳离子桥接作用。     

热解温度对山地城市污泥生物炭吸附Cu(Ⅱ)及其固碳作用的影响

由我国典型山地城市重庆的某污水厂污泥热解制备生物炭。使用X射线衍射、X射线荧光和傅里叶变换红外光谱等对产物进行了物性测定,评价了热解温度对生物炭吸附Cu(Ⅱ)、碳保留率(Y_C)、固定碳产率(Y_FC)和热稳定性的影响。结果表明,热解温度低于300℃时,生物炭对Cu(Ⅱ)的吸附能力差异较小;高于300℃时,随热解温度升高,生物炭对Cu(Ⅱ)的吸附能力降低。由于生物炭中的灰分以SiO₂为主,并不影响生物炭对Cu(Ⅱ)的吸附,其吸附机理主要受含氧官能团和比表面积的制约。此外,Y_FC比单独使用Y_C或热稳定性更能综合衡量生物炭固碳作用。热解温度为300℃时,生物炭的Y_FC值最大,固碳效果最佳。因此,从对Cu(Ⅱ)的吸附能力和固碳效果两方面考虑,山地城市污泥制备生物炭的热解温度为300℃。     

硫酸钙/污泥基生物炭对水中铅的吸附性能研究

将硫酸钙作为添加剂与污泥共热解制备硫酸钙/污泥基生物炭(SBC),并使用BET、SEM、FTIR和XRD表征,研究了其对Pb~(2+)的吸附去除特性。结果表明,硫酸钙已负载在生物炭表面并对去除Pb~(2+)有促进作用。当温度为25℃,初始pH为5,SBC投加量为0.4 g/L,吸附时间为240 min时,Pb~(2+)去除率可达99.69%。Langmuir等温吸附模型能更好地描述SBC对Pb~(2+)的吸附过程,最大吸附量为280.899 mg/g;SBC对Pb~(2+)的吸附更符合准二级动力学模型,该吸附过程可能以化学吸附为主;热力学分析表明SBC对Pb~(2+)的吸附是自发的吸热过程,升温有利于吸附。     

凹凸棒土/壳聚糖复合物的制备和吸附性能探究

以凹凸棒土为载体，将壳聚糖负载于凹凸棒土，得到凹凸棒土/壳聚糖(AT/CTS)改性吸附剂，用于染料废水的处理。利用紫外光谱、红外光谱和X射线衍射对AT/CTS的结构进行分析，初步探讨了AT/CTS对染料亚甲基蓝吸附性能的影响因素。结果表明：最佳吸附性能出现在吸附剂用量为10 mg、10 mL初始质量浓度70 mg·L^-1的亚甲基蓝溶液、温度30℃、pH值为13和吸附时间30 min时，此时的平均吸附率达到98.5%。同时AT/CTS吸附剂对亚甲基蓝吸附动力学符合准二级动力学模型，吸附过程符合Langmuir等温方程。     

Fe浸渍污泥生物炭对含Cd(Ⅱ)废水的吸附性能研究

通过城市污泥热解制备污泥生物炭(BC),采用FeCl_3溶液浸渍污泥生物炭后制备出磁性污泥生物炭(MBC),对比了BC与MBC去除水溶液中Cd(Ⅱ)的能力。考察溶液初始pH、吸附时间、吸附温度以及Cd(Ⅱ)初始浓度对BC和MBC去除Cd(Ⅱ)效果的影响。结果表明,BC和MBC均符合拟二级动力学吸附模型;Langmuir吸附等温模型能够更好地描述BC和MBC去除Cd(Ⅱ)的过程。在溶液初始pH为6.0,生物炭投加量为10 mg,Cd(Ⅱ)质量浓度为10～150 mg/L的溶液25 mL,吸附时间为360 min,温度为25℃的最佳条件下,BC和MBC对Cd(Ⅱ)最大的吸附量分别为76.93 mg/g和167.42 mg/g。经过5次吸附解吸试验,MBC的Cd(Ⅱ)去除率保持在90%以上,BC的Cd(Ⅱ)去除率在55%左右,说明MBC具有更好应用于去除含Cd(Ⅱ)废水的能力。     

镁改性植物源生物炭的制备及其对磷酸盐的吸附特性

为处理含磷废水和实现农业废弃物的资源化利用，将小麦秸秆制成生物炭，通过MgCl₂溶液对其进行浸渍改性，探究改性生物炭对水中磷酸盐的吸附特性。结果表明：热解温度为600℃，0.1 mol/L MgCl₂溶液改性得到的小麦秸秆生物炭(WS-0.1Mg-600)在pH=7、初始磷酸盐浓度为10 mg/L时，对磷酸盐吸附效果最好；WS-Mg-600投加量为1.25 g/L时，对磷酸盐吸附量为(4.02±0.46)mg/g;WS-Mg-600吸附磷酸盐最佳pH为10。吸附过程符合拟二级动力学方程以及Langmuir模型，表明该吸附过程是以化学吸附为主，并为单层吸附。     

污泥基生物炭的水热法制备及吸附性能研究

以城镇污水处理厂剩余污泥为原料,通过水热法制备生物炭,并研究所得生物炭在不同条件(吸附剂投入量、溶液浓度、pH值和温度)下对刚果红废水的吸附效果。研究结果表明,所得生物炭产率高,且在酸性条件下对刚果红具有较好的吸附性能;温度对污泥基生物炭吸附性能的影响很小;当体系反应温度为25℃,溶液pH值为3时,投加2 g/L生物炭,可将20 mg/L的刚果红废水吸附完全。     

城市污泥厌氧发酵残渣热解制备生物炭及其氮磷吸附研究

以污泥发酵前后的残渣热解制备生物炭,考察发酵前后污泥生物炭的物理性能及其对氨氮、总磷的吸附能力。实验结果表明污泥发酵有利于生物炭孔隙结构的发展,污泥发酵后制备的生物炭(FSBC)比表面积、孔体积均高于未发酵污泥制备的生物炭(SBC)。吸附实验结果表明,对于磷酸盐的吸附,3种材料吸附能力大小为 FSBC > SBC > CAC,对于氨氮的吸附,吸附能力顺序为CAC > FSBC > SBC,污泥发酵后制备的生物炭对氨氮和总磷的吸附能力较未发酵污泥生物炭明显增强。对于实际废水中氮、磷的吸附,其去除率顺序均为CAC > FSBC > SBC,其中CAC和FSBC对总磷的去除率分别为31%和27%,对氨氮的去除率则分别为7%和4%。FSBC与CAC对总磷和氨氮的去除率相差不大。FSBC作为污泥资源化得到的低成本吸附剂,有广阔的研究前景。     

污泥基生物炭处理酸性含U（Ⅵ）废水的效能与机理

通过城市污泥(SS)慢速热解制备污泥基生物炭(SSB),并研究初始pH、投加量、共存离子、吸附时间和温度等因素对SSB去除U(Ⅵ)的影响,探讨吸附动力学和吸附等温线特征。通过元素分析、扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)分析U(Ⅵ)吸附去除的机理。结果表明SSB去除U(Ⅵ)的适宜条件为:pH=3、投加量1 g/L、吸附时间240 min;在此条件下,在温度30℃时最大吸附量为34.51 mg/g。吸附动力学符合拟二级动力学模型;Langmuir吸附等温模型能更好描述生物炭对U(Ⅵ)的吸附行为。U(Ⅵ)吸附去除机理主要包括静电作用,与Si—O—Si的n-π相互作用,与羟基(—OH)、羧基(—COOH)的配位络合。通过5次吸附-解吸试验发现,U(Ⅵ)去除率和SSB再生率均在80%以上。本研究表明污泥基生物炭具备处理与修复酸性含U(Ⅵ)废水污染的潜力。     

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pH4.0,生物炭浓度20g/L,Cr(Ⅵ)初始浓度在50～800mg/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(20mg/L)后,拟合得到的理论饱和吸附量达10.10mg/g,较未加入腐殖酸的吸附量5.56mg/g提高近1倍。在pH2.0～8.0范围内,吸附量随溶液初始pH值升高而减小。     

新型重金属吸附生物炭的制备及对含锰废水处理研究

本文以剩余活性污泥为基体，通过高温热解处理及对其进行酸改性，制备出高效多孔生物炭吸附剂。考察了吸附温度、溶液初始pH和吸附剂投加量对Mn²⁺吸附效果的影响。在Mn²⁺初始浓度为4mg/L、吸附剂投加量为0.5g、吸附时间120min、pH为2条件下，20℃时Mn²⁺去除效率最高为72.55%；在Mn²⁺初始浓度为4mg/L、吸附剂投加量为0.5g、吸附时间120min、20℃条件下，pH为2时Mn²⁺去除效率最高为73.63%；在Mn²⁺初始浓度为4mg/L、吸附时间120min、20℃条件下，pH为2条件下，吸附剂投加量为0.5g时Mn²⁺去除效率最高为73.08%。生物碳吸附剂对Mn²的吸附率由改性前的45.97%，提高到改性后的73.63%。实验结果表明，改性后的吸附剂相较于改性之前较大幅度提升了对于重金属离子的吸附能力。     

污泥生物炭对水中对氯硝基苯的吸附性能研究

对氯硝基苯(p-CNB)是一种难降解的有机污染物,具有“三致”效应。对污泥制备污泥生物炭吸附p-CNB模拟废水进行了研究,探究了污泥生物炭热解温度、污泥生物炭投加量、模拟废水初始pH、水中常见阴阳离子、腐殖酸以及污泥生物炭重复使用次数对p-CNB吸附的影响,并探究了吸附动力学、吸附等温线和吸附机理。结果表明,污泥生物炭对p-CNB有较好的吸附去除效果和循环使用性;初始pH和水中常见阴阳离子对WB700吸附p-CNB几乎没有影响,但随着腐殖酸浓度的增加,去除率逐渐降低;WB700对p-CNB的吸附符合准二级吸附动力学和Langmuir模型,吸附机理主要为氢键和π-πEDA互相作用。     

生物炭对重金属(Zn)的吸附特性及动力学

在300～700℃下制备了水葫芦炭和玉米秸秆炭,研究了生物质种类、热解温度、溶液初始pH和Zn(Ⅱ)初始浓度对两种生物炭吸附溶液中Zn(Ⅱ)的影响,并结合吸附过程曲线拟合获得了吸附动力学模型。结果表明：随着热解温度的升高,生物炭理化特性发生显著变化,生物炭的挥发分、氧含量、氢含量以及O/C和H/C显著降低,而固定碳、灰分和热值显著升高,生物炭的比表面积、总孔容、微孔容、pH以及KCl等盐类物质均得到了显著增加。随着溶液初始pH增加,生物炭对Zn(Ⅱ)的吸附能力呈现先快速增加然后逐步趋于稳定或稍有下降的趋势,不同生物炭的最大平衡吸附量出现在pH=4~6之间。Zn(Ⅱ)初始浓度<30mg/L时,生物炭对Zn(Ⅱ)平衡吸附量随溶液Zn(Ⅱ)初始浓度的增加呈线性快速增长,而当Zn(Ⅱ)初始浓度>30mg/L,其平衡吸附量增长趋势变缓。在相同Zn(Ⅱ)初始浓度下,随着热解温度的提高,生物炭对溶液中Zn(Ⅱ)平衡吸附量逐渐提高,且在同一热解温度下制备的水葫芦炭对Zn(Ⅱ)的平衡吸附量显著高于玉米秸秆炭。两种生物炭对溶液Zn(Ⅱ)的吸附符合Lagergren准二级动力学模型,其吸附过程均受化学吸附控制,水葫芦炭和玉米秸秆炭对Zn(Ⅱ)吸附机制主要包括含氧官能团的络合作用和无机盐离子的沉淀作用。     

改性凹凸棒土处理含苯酚水的技术

制备了硅钨酸改性凹凸棒土,其结构通过XRD表征。探讨了改性凹凸棒土对含酚废水的去除效果,并确定了苯酚初始浓度、溶液pH、投加量和吸附时间对吸附性能的影响。实验结果表明,当苯酚溶液的初始质量浓度为100 mg/L、pH=9、改性凹凸棒土投加质量浓度为10 g/L、吸附时间为60 min时,苯酚的去除率达到77.75%。     

改性柚子皮生物炭吸附亚甲基蓝性能研究

采用硝酸-高锰酸钾活化法对制备的柚子皮生物炭进行改性处理，并将其作为吸附剂探究了其对亚甲基蓝的吸附性能。通过静态吸附实验考察了亚甲基蓝溶液的pH、初始浓度、吸附时间、吸附温度、吸附剂投加量等条件对吸附效果的影响，并确定了该吸附过程的吸附动力学、吸附等温线和吸附热力学。实验结果表明，在改性生物炭投加量为0.6 g/L、pH 7、亚甲基蓝溶液浓度为100 mg/L、50℃吸附180 min的条件下，改性生物炭对亚甲基蓝的吸附容量为68.28 mg/g。通过准二级动力学方程和Freundlich方程更好的描述了该吸附过程，同时吸附热力学表明该吸附过程是一个自发吸热过程。     

市政污泥生物炭对水体中铅的吸附研究

采用市政污泥为原料制备生物炭,研究在缺氧条件下,不同热解温度对其理化性质以及对铅的吸附影响。研究表明,污泥热解温度升高会导致生物炭极性和芳香性提高,亲水性降低,表面官能团减少,从而影响对铅的吸附机理和吸附量。在400～1 000℃热解的污泥生物炭(sBC400-sBC1000)对铅的吸附均符合准二级动力学,sBC500吸附效果最佳。sBC500对铅的吸附量随着pH上升而增加,pH为7时吸附量达到467.87 mg/g,远高于文献报道的同类污泥生物炭。通过SEM、EDS-Mapping、FTIR和XRD对sBC500吸附铅前后材料进行表征,发现吸附后出现PbCO₃,表明Pb²⁺可以通过在生物炭表面形成PbCO₃而去除,吸附过程中共沉淀机制起到关键作用。     

铝污泥对废水中铀(Ⅵ)的吸附机理研究

为处理放射性含铀废水,以铝污泥作为吸附剂进行吸附。采用静态吸附法,通过改变pH、投加量、铀溶液初始浓度、反应时间、共存离子等因素,分析其对吸附的影响,并使用等温吸附模型和动力学方程拟合实验数据。结果表明,铝污泥对铀的吸附适合弱酸性含铀废水,当铀的初始浓度为20 mg/L、pH=4、投加量为0.8 g/L、反应时间100 min时,吸附效果最好。通过等温吸附模型和动力学方程对数据的拟合,推出铝污泥对铀的吸附为化学多层吸附。通过扫描电镜(SEM)、X射线能谱分析(EDS)、傅里叶红外光谱(FTIR)对吸附前后的铝污泥进行表征,结果显示吸附反应主要有与官能团的络合反应及离子交换的化学反应。     

污泥热解半焦对罗丹明B吸附行为研究

以污泥热解半焦为吸附剂,研究其对模拟罗丹明B(RhB)染料废水的吸附行为。考察了吸附剂投加量、RhB溶液初始浓度、温度、pH对半焦吸附RhB结果的影响。结果表明,半焦投加量、温度及pH的升高均可提高RhB的去除率,SiO_2的骨架作用、较大的比表面积及良好的孔隙结构为吸附RhB提供了更多的吸附点位。随着RhB初始浓度的增加,更高的浓度差推动RhB分子由吸附剂表面向其内部迁移,提高了RhB的吸附量。准二级动力学模型和颗粒内扩散模型能较准确地描述吸附动力学过程。吸附平衡研究表明,Langmuir模型比Freundlich模型能更好地拟合吸附过程,最大饱和吸附量为46.51 mg/g。热力学计算结果显示,污泥热解半焦吸附水中RhB为自发的吸热过程。     

槟榔渣生物炭对水中亚甲基蓝的吸附特性及机制

分别在300、500、700℃条件下对废弃槟榔渣进行慢速热解180 min制得槟榔渣生物炭ARB₃₀₀、ARB₅₀₀、ARB₇₀₀，探讨了其对水中亚甲基蓝(MB)的吸附性能及动力学、热力学特征，并通过电镜扫描、比表面积分析、红外光谱分析等手段对吸附机制进行了解析。结果表明，当溶液初始pH为9,ARB₃₀₀、ARB₅₀₀、ARB₇₀₀投加质量浓度分别为1.0、0.7、0.5 g/L时，MB去除率均高于95%。准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型能更真实地反映MB在ARB上的吸附行为特征，该吸附行为符合单分子层化学吸附规律。热力学分析表明，吸附反应的ΔG<0，ΔH>0，ΔS>0，反映出ARB对MB的吸附是自发、吸热且熵驱动的过程。具体吸附机制涉及静电引力、孔隙填充、π-π作用、氢键作用等。ARB₇₀₀对MB的理论最大吸附量达86.51～97.78 mg/g，分别比ARB₃₀₀、ARB