一种磁性生物炭材料对水中Cu~(2+)的吸附机理研究

制备了高锰酸钾改性的生物炭吸附材料,并研究其对于重金属离子Cu~(2+)的吸附效果。扫描电镜、X荧光光谱及X射线衍射分析结果表明,氧化锰颗粒存在生物炭的表面,从而增加了吸附效果。高锰酸钾改性生物炭对铜离子的最大吸附量为97.38mg/g,远大于普通生物炭的26.21mg/g。为了使生物炭从水中分离,制备了磁性生物炭材料,其对铜离子的最大吸附量可达到96.25mg/g,说明磁化过程对吸附材料的吸附效果影响较小。     

热解温度对松树锯末炭吸附硝基苯酚的响应研究

在300～700℃下制备松树锯末生物炭(PC300、PC400、PC500、PC600和PC700),对其进行表征并考察了其吸附对硝基苯酚(PNP)的特性。结果表明,随着热解温度升高,生物炭表面结构更复杂,芳香性增强,极性减弱。碱性条件下,溶液pH对吸附量影响较大。准2级动力学和Langmuir等温模型能更好描述PNP在低温生物炭(PC300、PC400)上的吸附,高温生物炭(PC500、PC600、PC700)吸附PNP更符合Elovich动力学模型和Freundlich等温模型。生物炭吸附PNP的速率受液膜扩散和颗粒内扩散控制,低温生物炭上的吸附以静电作用为主,高温生物炭上的吸附以氢键和π-π相互作用为主。PNP在PC700上的动态吸附适合用Thomas模型描述,动态吸附量达135.8 mg/g。热解温度对松树锯末生物炭的理化性质及其吸附过程、机理均有一定影响。     

松塔基炭材料的制备及其对Zn~(2+)的吸附性能研究

以松塔为原料,通过碱活化、炭化制得了一系列含氮松塔基炭材料。采用静态法研究了炭材料对Zn~(2+)的吸附性能。结果表明,松塔基炭材料AC_(PC-400-3)、AC_(PC-700-3)的比表面积分别为306.78,718.1 m~2/g,平均孔径分别为2.29,2.09 nm。AC_(PC-400-3)的吸附过程符合二级动力学方程,而AC_(PC-700-3)则符合颗粒内扩散模型。AC_(PC-400-3)对Zn~(2+)的吸附量达到42.95 mg/g。等温吸附数据符合Freundlich方程,炭材料对锌离子的吸附属于单分子层吸附,吸附容量在一定范围内随温度、pH升高而增大。另外,AC_(PC-4 00-3)具有较好的再生与重复使用性能。     

松塔基炭材料的制备及其对Zn~(2+)的吸附性能研究

以松塔为原料,通过碱活化、炭化制得了一系列含氮松塔基炭材料。采用静态法研究了炭材料对Zn⁽²⁺⁾的吸附性能。结果表明,松塔基炭材料AC_(PC-400-3)、AC_(PC-700-3)的比表面积分别为306.78,718.1 m(2+)的吸附性能。结果表明,松塔基炭材料AC_(PC-400-3)、AC_(PC-700-3)的比表面积分别为306.78,718.1 m²/g,平均孔径分别为2.29,2.09 nm。AC_(PC-400-3)的吸附过程符合二级动力学方程,而AC_(PC-700-3)则符合颗粒内扩散模型。AC_(PC-400-3)对Zn2/g,平均孔径分别为2.29,2.09 nm。AC_(PC-400-3)的吸附过程符合二级动力学方程,而AC_(PC-700-3)则符合颗粒内扩散模型。AC_(PC-400-3)对Zn⁽²⁺⁾的吸附量达到42.95 mg/g。等温吸附数据符合Freundlich方程,炭材料对锌离子的吸附属于单分子层吸附,吸附容量在一定范围内随温度、pH升高而增大。另外,AC_(PC-4 00-3)具有较好的再生与重复使用性能。     

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...     

SAS/AA吸附材料的制备与性能研究

通过溶液聚合法来制取功能高分子材料,并研究了引发剂、交联剂、单体用量等对材料吸附性能的影响,研究结果表明:交联剂用量在0.3％时,材料的吸附水和铅离子或铜离子的性能相对较好,对溶液中铜离子的吸附率达到95.2％,吸附量为143 mg/g,对铅离子的吸附率达到84.8％,吸附量为85 mg/g;引发剂用量在0.5％时,材料的吸附水和铅离子或铜离子的性能相对较好,对溶液中铜离子的吸附率达到94.8％,吸附量为142 mg/g,对铅离子的吸附率达到87.9％,吸附量为88 mg/g;当SAS用量为20％时,材料的材料的吸附水和铅离子或铜离子的性能相对较好,对溶液中铜离子的吸附率达到94.7％,吸附量为142 mg/g,对铅离子的吸附率达到87.8％,吸附量为88 mg/g.     

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。     

氯化锌活化法制备多孔炭陶复合吸附材料

以氯化锌浸渍的木屑为原料,黏土为粘结剂,制备炭陶复合吸附材料。讨论了炭化温度和保温时间对其吸附性能的影响,并对其孔隙结构进行了表征。结果表明,随温度和保温时间的增加,炭陶复合吸附材料的碘吸附值和亚甲基蓝吸附值呈先上升后下降的趋势;木屑受到活化作用形成活性炭而发生收缩,在活性炭和陶土之间形成空隙,有利于形成孔隙结构发达的炭陶复合吸附材料。在温度500℃、保温时间1 h的较佳工艺条件下,制得炭陶复合吸附材料的比表面积为809.5 m²/g,总孔容积为0.298 cm³/g,中孔容积为0.185 cm³/g,微孔容积为0.113 cm³/g,炭陶的含炭量为60.7%,碘吸附值为680.5 mg/g,亚甲基蓝吸附值为165.0 mg/g。     

锰渣-赤泥吸附剂制备及其对铜（Ⅱ）吸附性能

锰渣是锰矿石生产硫酸锰过程产生的酸性过滤渣,赤泥是拜耳法生产氧化铝过程产生的碱性废渣,两种废渣排放量大,综合利用程度低。以锰渣和赤泥为原料,混合焙烧制备锰渣-赤泥吸附剂,实现了两种废渣的中和,制得的吸附剂pH接近中性。研究了锰渣-赤泥吸附剂对溶液中2价铜离子的吸附性能,为废渣的综合利用提供新途径。考察了吸附时间、溶液初始铜离子质量浓度、溶液pH等条件对吸附剂吸附溶液中铜离子的影响。结果表明：不同焙烧温度制得的吸附剂对铜离子的吸附平衡时间为22 h;焙烧温度为700 ℃制得的吸附剂（A700）对铜离子的吸附效果最好,在固液质量体积比（g/L）为0.4∶1条件下,达到平衡时溶液中铜离子的质量浓度可从20 mg/L降低到0.053 mg/L,平衡吸附量为45.739 2 mg/g,对铜离子的吸附去除率达到99.72%。吸附剂A700对铜离子的吸附符合准一级动力学模型和Langmuir等温吸附模型。     

氢氧化镁改性活性炭对铜离子的吸附

采用反应结晶技术制备了改性活性炭材料(Mg-GAC)，并采用 SEM、XRD表征手段对改性前后活性炭进行微观分析，进而研究了 GAC 和 Mg-GAC随吸附时间、溶液pH值和温度变化对废水中铜离子的吸附效果影响。结果表明，GAC经改性后，大大增加了其比表面积，增至738.01m2/g。在Mg-GAC 投加量为0.3g，铜离子浓度为40mg/L，温度为25℃，pH为7的条件下反应2 h，其吸附量达到11.66mg/g。另外，铜离子的吸附过程符合 Langmuir 等温模型。     

蓖麻榨油废料炭材料对钪的吸附研究

以蓖麻榨油废料为前驱体,在氮气气氛中炭化得炭材料AC_(BM),对其结构、表面性质进行分析,采用静态法考察AC_(BM)对Sc⁽³⁺⁾的吸附性和选择性。结果表明,600℃下炭化所得炭材料AC_(BM-600)保留了大量的胺基活性基团,并具有发达的微孔结构,平均孔径为3.697 37 nm,比表面达1 058.51 m(3+)的吸附性和选择性。结果表明,600℃下炭化所得炭材料AC_(BM-600)保留了大量的胺基活性基团,并具有发达的微孔结构,平均孔径为3.697 37 nm,比表面达1 058.51 m²/g,对Sc2/g,对Sc⁽³⁺⁾具有良好的吸附性,吸附容量高达22.4 mg/g,并有良好的再生性和重复使用性。另外,ACBM-600对Sc(3+)具有良好的吸附性,吸附容量高达22.4 mg/g,并有良好的再生性和重复使用性。另外,ACBM-600对Sc⁽³⁺⁾具有独特的选择性,在Sc(3+)具有独特的选择性,在Sc⁽³⁺⁾/Al(3+)/Al⁽³⁺⁾二元离子混合溶液下,AC_(BM-600)吸附Sc(3+)二元离子混合溶液下,AC_(BM-600)吸附Sc⁽³⁺⁾的选择性系数为21.23。     

辣椒秸秆生物炭对考马斯亮蓝染料的吸附性能研究

研究了不同热解温度下以辣椒秸秆为原材料制备的生物炭对水中考马斯亮蓝(CBB)染料的吸附特性,并对生物炭进行表征.结果表明,热解温度为700℃,烧制2 h下制备的辣椒秸秆生物炭对考马斯亮蓝的去除效果最好.在生物炭投加量为3 g/L,考马斯亮蓝染料初始质量浓度为50 mg/L,溶液pH为5,反应温度为25℃的条件下,吸附在120 min左右达到平衡,去除率可达92.66％,最大吸附量为20.51 mg/g.该吸附过程为单层吸附,符合伪二级动力学.辣椒秸秆生物炭可以有效去除水中的考马斯亮蓝染料.     

稻壳生物炭对水中萘的吸附特性研究

以稻壳为生物质原料,在管式炉中氮气氛围下分别于300,500,700℃及在马弗炉中限氧500℃下热解制备生物炭(生物炭依次表示为G300、G500、G700和M500),采用批量吸附实验研究四种生物炭对萘的吸附特性,并结合扫描电镜和傅里叶变换红外光谱分析等方法,探讨温度和气氛条件对生物炭吸附萘的影响。结果表明,稻壳生物炭对萘的吸附动力学曲线符合伪二级动力学模型,在24 h内皆达到吸附平衡,平衡吸附量分别为3.299,4.815,4.251,4.756 mg/g,等温吸附曲线可以用Freundlich模型较好地拟合,吸附容量从大到小为G500>M500>G700>G300。4种稻壳生物炭都具有不同程度的管道和表面隆起,管道形状和数量以及表面形态存在较大差异。红外光谱结果有较大的相似性,但是随着温度的升高,—OH、—CH_2、CH_3、C=C和C=O等官能团强度减弱或者逐渐消失,而另外一些官能团如芳烃化合物C—H、C—OH、C—O—C、COO^-等官能团的强度则增加。     

铁改性花生壳生物炭除氟性能及机理研究

花生壳在600℃焙烧制得生物炭(BC),用三氯化铁(FeCl_3)溶液进行改性,制备载铁改性生物炭(Fe-BC),采用扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱(FTIR)进行表征,对高氟水进行了吸附处理研究。结果表明,当FeCl_3溶液浓度为4 mol/L,Fe-BC投加量为8 g/L,5 mg/L NaF溶液pH为7时,吸附性能良好,2 h后吸附饱和,饱和吸附量为1.545 mg/g。Fe-BC吸附氟离子的过程符合准二级动力学模型,其吸附模式符合Langmuir等温吸附模型。     

生物炭负载铁锰氧化物吸附去除Cr(Ⅵ)的试验研究

采用热解法制备负载铁锰氧化物的改性生物炭,并用于去除水中的Cr（Ⅵ）。通过SEM, XRD, FTIR等表征手段对材料进行分析,同时探究材料投加量、 Cr（Ⅵ）初始浓度、初始pH值对Cr（Ⅵ）去除的影响。在铁锰物质的量比为1∶3,香蒲质量为5 g的条件下,经600℃热解2 h制得改性生物炭F1M3BC5。改性后的香蒲草生物炭孔隙丰富,比表面积显著增大,更有利于材料对Cr（Ⅵ）的吸附。批量吸附试验结果表明,对于100 mL初始质量浓度为20 mg/L的含Cr（Ⅵ）废水,F1M3BC5的最佳吸附条件为pH值为3、投加量为0.15 g、温度为25℃、吸附时间为5 h。吸附过程与准二级动力学模型拟合,最大吸附量可达18.24 mg/g。     

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。     

不同制备温度下水生植物生物炭吸附Cd~(2+)研究

选用水生植物为生物质原料在不同热解温度下(300、500、700℃)制备生物炭,分析3种生物炭理化性质差异,研究吸附影响因子对生物炭吸附Cd~(2+)的影响以及吸附机理。结果表明,随着热解温度的升高,官能团数量减少,灰分增加,pH增大。3种生物炭的吸附过程可用Langmuir等温线较好的拟合,饱和吸附量B500B700B300。吸附动力学过程符合准2级动力学方程,说明以化学吸附为主。pH在2～6时,生物炭的吸附量随pH增加而增大。随着投加量的增加平衡吸附量减小,去除率增大。水生植物生物炭去除Cd~(2+)的机理可能是阳离子-π作用、离子交换、沉淀、络合反应。水生植物生物炭是一种能有效去除水中Cd~(2+)的吸附剂。     

蓖麻榨油废料炭材料对钪的吸附研究

以蓖麻榨油废料为前驱体,在氮气气氛中炭化得炭材料AC_(BM),对其结构、表面性质进行分析,采用静态法考察AC_(BM)对Sc~(3+)的吸附性和选择性。结果表明,600℃下炭化所得炭材料AC_(BM-600)保留了大量的胺基活性基团,并具有发达的微孔结构,平均孔径为3.697 37 nm,比表面达1 058.51 m~2/g,对Sc~(3+)具有良好的吸附性,吸附容量高达22.4 mg/g,并有良好的再生性和重复使用性。另外,ACBM-600对Sc~(3+)具有独特的选择性,在Sc~(3+)/Al~(3+)二元离子混合溶液下,AC_(BM-600)吸附Sc~(3+)的选择性系数为21.23。     

沙柳活性炭纤维对铜离子的吸附及动力学分析

以沙柳活性炭纤维(ACF)吸附水体中的Cu⁽²⁺⁾离子,讨论吸附时间、ACF投加量、pH、温度及溶液浓度对铜离子去除率的影响,并研究了沙柳ACF对铜离子的吸附动力学。结果表明,在pH为4.1,ACF投加量0.4 g,温度45℃,铜离子溶液浓度100 mg/L,吸附时间90 min的条件下,ACF对铜离子去除率达70%,且pH是影响铜离子去除率的第一因素,准二级动力学模型可以更理想地描述沙柳ACF对铜离子的吸附过程。     

稻壳生物炭对水中萘的吸附特性研究

以稻壳为生物质原料,在管式炉中氮气氛围下分别于300,500,700℃及在马弗炉中限氧500℃下热解制备生物炭(生物炭依次表示为G300、G500、G700和M500),采用批量吸附实验研究四种生物炭对萘的吸附特性,并结合扫描电镜和傅里叶变换红外光谱分析等方法,探讨温度和气氛条件对生物炭吸附萘的影响。结果表明,稻壳生物炭对萘的吸附动力学曲线符合伪二级动力学模型,在24 h内皆达到吸附平衡,平衡吸附量分别为3.299,4.815,4.251,4.756 mg/g,等温吸附曲线可以用Freundlich模型较好地拟合,吸附容量从大到小为G500M500G700G300。4种稻壳生物炭都具有不同程度的管道和表面隆起,管道形状和数量以及表面形态存在较大差异。红外光谱结果有较大的相似性,但是随着温度的升高,—OH、—CH_2、CH_3、C=C和C=O等官能团强度减弱或者逐渐消失,而另外一些官能团如芳烃化合物C—H、C—OH、C—O—C、COO~-等官能团的强度则增加。