载铁生物炭的制备及其对高氟水的处理研究

高氟水的处理是水资源利用的有效途径之一。以猪粪在550℃条件下焙烧制得生物炭,并对用10%盐酸预处理过的该生物炭进行了三氯化铁(Fe Cl3)溶液改性,制备了载铁生物炭。同时对样品进行了X射线粉末衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)表征。结果表明,Fe Cl3已成功负载到生物炭上,且生物炭含氧官能团含量明显增加。用该载铁生物炭对模拟高氟水进行了处理,处理结果表明,该生物炭在pH=7时显示出较好的吸附能力,120 min后达到吸附平衡。饱和吸附量为4.2 mg/g。吸附过程遵循准二级动力学方程,相关系数R2在0.999以上。吸附符合Langmuir吸附模型。     

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。     

铁改性生物炭去除重金属研究进展

目前土壤和水环境中重金属污染仍然较为严重,寻找合适的去除剂成为了环境研究者们的重要任务。生物炭作为新型吸附剂由于对水环境以及土壤中重金属离子如Cu、Fe、Pb、Cr等具有良好的吸附效果因而得到了环境领域的广泛关注。然而仅用生物炭去除重金属仍然有着吸附效率不够高,吸附性能不够稳定等缺陷,本文通过整理各类铁改性生物炭的研究,总结归纳了铁改性生物炭的制备及其去除机理,并与目前常规生物炭做了对比,指出铁改性生物炭对重金属污染的去除可行性和广阔前景。     

生物炭负载铁纳米颗粒的制备及其反应活性评估

本文利用污泥生物炭作为载体负载铁纳米颗粒(Fe NPs)成功制备功能性复合材料Fe NPs/生物炭。通过FTIR、SEM-EDS和XRD表征技术对生物炭、Fe NPs和Fe NPs/生物炭的化学成分和结构进行分析。结果表明,负载在生物炭上的铁纳米颗粒呈现出网状结构,并且Fe NPs/生物炭是一种表面有丰富的官能团的介孔材料。材料的吸附性能的结果表明,在反应2h内,生物炭对亚甲基蓝的去除效率为30%,而FeNPs对亚甲基蓝的去除效率为68%,Fe NPs/生物炭对亚甲基蓝的去除效率为100%。此外,材料的催化性能评估结果表明,FeNPs/生物炭对H₂O₂和Na₂S₂O₈(PS)具有良好的催化性能,对亚甲基蓝的去除率达到100%。     

煤基Fe/AC去除废水中苯胺和吡啶的吸附行为和模型优化

通过浸渍法制备煤基活性炭Fe系吸附剂(Fe/AC),并采用扫描电镜、N_2吸附、元素分析和Boehm滴定法表征其结构及表面官能团。以批处理方式调变吸附条件(时间、初始质量浓度和温度)研究吸附剂对苯胺和吡啶的吸附行为,并分别采用Langmuir,Freundlich和Temkin模型拟合实验数据,同时用准一级、准二级和Elovich动力学方程分析吸附动力学行为,研究吸附剂吸附苯胺和吡啶的热力学行为。结果表明:当吸附100 mg/L的苯胺和吡啶时,硝酸铁处理对吸附剂的吸附量无显著影响,而当吸附2 500 mg/L的苯胺和吡啶时,活性炭(AC),Fe3/AC(载铁活性炭,铁负载量为3%)和Fe5/AC(载铁活性炭,铁负载量为5%)的苯胺吸附量略有差别,分别为167 mg/g,166 mg/g和164 mg/g,AC,Fe3/AC和Fe5/AC的吡啶吸附量则分别为122 mg/g,102 mg/g和100 mg/g,说明硝酸铁处理可以降低吸附剂对苯胺和吡啶吸附量(吸附剂对吡啶吸附量降低得更为显著),这是由酸性含氧官能团的增加和吸附质亲水性叠加作用所致;吸附剂的吸附量随着温度升高而略下降;负载Fe具有催化氧化苯胺活性;Freundlich模型较好描述了AC和载铁活性炭(Fe/AC)对苯胺及吡啶吸附过程;准二级方程较好描述了Fe/AC对吡啶和低质量浓度苯胺吸附过程,Evolich动力学方程适用于高质量浓度苯胺吸附;吸附苯胺和吡啶是自发的和放热的。载铁活性炭适用于处理低质量浓度苯胺和吡啶废水。     

酸洗-铁改性生物炭对水中NO3——N的吸附特性

以椰壳生物炭(CSB)为原料,采用酸洗及铁改性法制得改性生物炭,对其进行了表征,并以单因素批量吸附对NO_3~--N的吸附性能。结果表明,生物炭经酸洗和铁改性后表面形成α-Fe OOH。酸洗+铁改性生物炭(PICSB)对NO_3~--N吸附能力强于酸洗生物炭(PCSB)。PCSB和PICSB对水中NO_3~--N吸附量随pH升高而降低。吸附NO_3~--N在20 min时达到吸附平衡。PCSB对NO_3~--N吸附动力学过程符合准1级动力学模型;PICSB吸附NO_3~--N符合准2级动力学模型。Langmuir吸附方程可描述PICSB和PCSB对NO_3~--N等温吸附过程。PCSB主要通过静电吸引吸附NO_3~--N,为物理吸附;PICSB通过静电吸引和离子交换相结合方式吸附NO_3~--N,物理吸附和化学吸附共存。     

磁性生物炭的制备及其吸附性能的研究

利用微波辐照技术,以稻草秸秆为碳源,Fe Cl3为赋磁剂,在无需还原剂的条件下制备了磁性生物炭(MBC)吸附剂。对吸附剂进行了表征,并且分析了初始p H、温度、吸附时间等条件对MBC吸附孔雀石绿特性的影响。结果表明,MBC对孔雀石绿的吸附符合Langmuir等温模型和准二级动力学吸附方程;用微波再生法对MBC再生,重复5次后,MBC对孔雀石绿的吸附量为原始吸附量的70%,表现了良好的再生能力。     

微波法制备铁改性生物炭及除氟效果

采用微波法制备铁改性的梧桐叶生物炭(w-WBC-Fe),采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和EDS能谱对其进行表征。实验结果表明w-WBC-Fe含有较丰富的含氧官能团,Fe元素被成功负载在生物炭表面。通过静态吸附实验,将该材料用于含氟模拟废水的实验研究。结果显示,当溶液pH值为6.5,F^-初始浓度为9.8 mg/L、温度为30℃、投加量为3 g/L、吸附时间为4 h时,吸附达到平衡,w-WBC-Fe表面F^-吸附量为2.21 mg/g,是未改性生物炭(w-WBC)的近14倍。     

生物炭的制备及其对水相中阿司匹林的吸附性能研究

研究以花生壳、核桃壳、玉米秸秆为原料,经化学试剂活化及高温炭化制备出3种生物来源的生物炭,即花生壳生物炭(PSB)、核桃壳生物炭(WSB)和玉米秸秆生物炭(CSB)。对制备出的3种生物活性炭和商业活性炭进行酸碱改性处理,并以其作为吸附剂来去除水相中的阿司匹林(ASP),研究了活性炭种类、污染物初始浓度、活性炭投加量和改性pH对活性炭吸附性能的影响。结果表明,废弃的花生壳、玉米秸秆、核桃壳可以制备出孔隙结构发达的生物炭。向15.0 mL质量浓度200.0 mg/L的溶液中加入3.0 mg花生壳生物炭,对水相中阿司匹林的去除率可达72.61%;经过合理的改性处理,生物炭与商业活性炭的吸附性能均会有所提高;随着溶液中ASP初始浓度的增加,吸附率逐渐减小,且变化趋势基本保持一致。     

新型除氟载铁(Fe~(3+))螯合絮凝剂的制备研究

以聚丙烯酰胺絮凝剂为原料,利用铁盐对氟离子的还原作用,将絮凝剂载铁改性得到载铁螯合絮凝剂,该改性絮凝剂能达到从水中除去F~-的目的。通过改变改性实验中絮凝剂的用量、铁离子的浓度、pH值、反应温度、反应时间来确定除氟剂的最佳制备参数,用等温吸附模型描述对其除氟过程进行拟合,并探究干扰离子对载铁絮凝剂除氟效果的影响。实验表明,改性实验的最佳反应条件为4 mL亚氨基二乙酸接枝聚丙烯酰胺絮凝剂,0.013 mol/L三氯化铁溶液,pH值为2.1,在35℃下反应50 min,除氟率可达97%,除氟过程可用Freundlich等温吸附模型描述。Na_2SO_4对除氟效果影响严重,KCl和CaCl_2次之,用改性载铁絮凝剂除氟时,要先除去干扰离子,避免减弱除氟效果。方法不会在水中引入其他离子、成本低、操作易、除氟效果好、可用于大规模含氟水处理。     

某精制硅砂厂尾砂水混凝除浊研究

测定了某精致硅砂厂尾砂水的成分,分析了该尾砂水的自由沉淀性能;选用固体硫酸铝(Al2(SO4)3·18H2O)、聚合氯化铝(PAC)、三氯化铁(Fe Cl3)、聚丙烯酰胺(PAM)四种混凝剂进行单因素实验,得出了四种混凝剂中的最佳混凝剂及其最佳投加量,并在此基础上进行了混凝沉淀对比试验。实验结果表明:该硅砂厂尾砂水为高浊度水,用自由沉降的方法很难将尾砂水中的悬浮物去除; PAM的处理效果优于Al2(SO4)3·18H2O、Fe Cl3和PAC,Fe Cl3的效果最差,最佳混凝剂PAM的最佳投加量为10mg/L,浊度去除率高达98. 0%;推荐该工程净水处理工艺为辐流式预沉池+穿孔旋流反应平流式沉淀池处理原水,达到长江水排放标准后直接排入长江;对优选工艺进行投资估算,总工程造价为217. 475万元。本研究不仅对该硅砂厂尾砂水处理工艺进行了优化,同时也可为其它硅砂厂的尾砂水处理提供参考依据。     

制备条件对针铁矿-生物炭复合物汞砷吸附性能的影响

在不同原料配比、酸碱度、陈化时间和陈化温度下,通过Fe(NO3) 3·9H2O沉淀合成了不同的针铁矿-生物炭复合物(GBC),对未修正生物炭及其复合产物进行了扫描电镜、红外光谱和X-射线衍射表征,最后选用吸附效果较好的针铁矿-生物炭复合物进行汞砷吸附试验.结果 表明,原生物炭样品为黑色颗粒物,经针铁矿复合后变为褐黑色状...     

新型除氟载铁(Fe~(3+))螯合絮凝剂的制备研究

以聚丙烯酰胺絮凝剂为原料,利用铁盐对氟离子的还原作用,将絮凝剂载铁改性得到载铁螯合絮凝剂,该改性絮凝剂能达到从水中除去F^-的目的。通过改变改性实验中絮凝剂的用量、铁离子的浓度、pH值、反应温度、反应时间来确定除氟剂的最佳制备参数,用等温吸附模型描述对其除氟过程进行拟合,并探究干扰离子对载铁絮凝剂除氟效果的影响。实验表明,改性实验的最佳反应条件为4 mL亚氨基二乙酸接枝聚丙烯酰胺絮凝剂,0.013 mol/L三氯化铁溶液,pH值为2.1,在35℃下反应50 min,除氟率可达97%,除氟过程可用Freundlich等温吸附模型描述。Na_2SO_4对除氟效果影响严重,KCl和CaCl_2次之,用改性载铁絮凝剂除氟时,要先除去干扰离子,避免减弱除氟效果。方法不会在水中引入其他离子、成本低、操作易、除氟效果好、可用于大规模含氟水处理。     

基于Fe_3O_4/Au磁性复合纳米材料胆固醇生物传感器的研究

用两步法合成Fe3O4/Au磁性复合纳米材料,并通过修饰于金电极表面的L-半胱氨酸的巯基吸附Fe3O4/Au纳米复合材料,再利用静电吸附固载胆固醇氧化酶(Ch Ox),构建了高灵敏、稳定的新型电流型胆固醇生物传感器。实验表明,该生物传感器对胆固醇检测范围宽(1.4×10-6~3.85×10-3 mol·L-1),检出限低(4.6×10-7 mol·L-1),灵敏度高(264μA/mol·L-1)。     

聚合硫酸铁净化处理高砷、氟废水试验研究

一、前言聚合硫酸铁是我国八十年代开发和利用的新型无机高分子混凝剂,它是通过在水解过程中产生多核络合物,由吸附、架桥、交联等作用,促使污水中胶体微粒聚沉,从而实现净化去除污水中有害物质的。由于聚合硫酸铁(以下简称聚铁)在水溶液中能够提供大量的高凝聚力的聚合铁络离子[Fe(H_2O)_6]~(3 )、(Fe_2(OH)_3)~(3 )、[Fe_3(OH)_2]~(4 )等,因此它比其它铁盐或铝盐絮凝剂的凝聚能力强、絮凝效果好,近年来,聚铁已被应用于净化饮用水和处理工业废水,并已取得较好的效果。针对昆明某厂制酸系统废水砷、氟含量高的情况,我们采用聚铁对高砷高氟酸性废水进行了净化处理试验研究,旨在探查聚铁净化去     

生物发酵前处理生物炭对亚甲基蓝的吸附研究

原始生物炭由于比表面积小、官能团含量低，吸附性能受到影响。为提高生物炭的吸附性能，以棉秆生物质为基质，采用生物质微生物发酵前处理结合低温热空气碳化(TAT)技术制备高比表面积、高含氧官能团的生物炭，并通过扫描电镜(SEM)对发酵前后棉秆生物质的形貌进行表征，采用N₂吸附-脱附实验、傅里叶红外变换(FT-IR)、拉曼光谱对所制备生物炭的比表面积、官能团进行分析。结果表明，微生物发酵前处理所得的棉秆生物质表面附着大量微生物，微生物的分解作用破坏了生物质形貌结构，使所制备的生物炭的比表面积由0.01 m²/g提高至20.53 m²/g,C—O及其他含氧官能团含量大幅增加。吸附实验表明，微生物发酵前处理所得的棉秆基生物炭对亚甲基蓝(MB)的吸附容量为64.9 mg/g，是直接碳化制备的生物炭吸附容量的8倍；发酵前后棉秆生物质所制备的2种生物炭对MB的吸附均符合准二级动力学模型，其吸附过程受生物炭活性位点数和生物炭层状结构的控制；羟基在生物炭和MB之间的相互作用中起着关键作用，是主要的活性吸附位点。     

球形零价铁生物炭吸附Cd(II)的性能和机制

本研究提供了一种一步热解法制备纳米零价铁生物炭的方法。将海藻酸铁在高温缺氧条件下热解制备了球形零价铁生物炭复合材料（ZVIBC），考察了Cd(II)溶液pH、初始浓度、吸附时间、背景离子、空气中老化时间对ZVIBC吸附Cd(II)性能的影响，通过FTIR、XRD、XPS、EDS等方法对ZVIBC以及ZVIBC-Cd(II)进行了表征，研究了ZVIBC对Cd(II)的吸附机理。结果显示：pH对ZVIBC吸附Cd(II)有显著的影响，4为最佳吸附pH条件。ZVIBC吸附Cd(II)的过程符合Langmuir模型，拟合的饱和吸附量为240 mg/g。主要吸附机理为：活性官能团（O—H、C—O、C=C、C=O、COO）与Cd(II)形成配合物，以及Cd(II)与Fe2+生成Cd(OH)2沉淀。     

磁性生物炭对镉、砷的吸附效果研究

用Fe_3O_4对谷壳生物炭进行改性得到磁性生物炭。利用SEM、XRD对磁性生物炭进行表征,并通过响应面优化和共吸附实验探究该生物炭在共吸附系统中对As~(3+)和Cd~(2+)的吸附性能。结果表明,在pH为5.0、镉(砷)初始质量浓度分别为10 mg/L、吸附剂质量浓度为1 g/L时,镉和砷去除率达到最大。在共吸附实验中,As~(3+)和Cd~(2+)共存时,Cd~(2+)质量浓度大于20 mg/L时会抑制生物炭对As~(3+)的吸附,10 mg/L As~(3+)与生物炭达到平衡后可以使50 mg/L Cd~(2+)的吸附量由17.44 mg/g增加到31.91 mg/g,说明砷和镉之间存在协同作用,该协同作用是由于镉、砷与四氧化三铁形成了B型三元表面配合物,增大了镉的吸附量。     

生物炭净化废水中重金属机理

生物质热解转化为生物炭用以去除废水中的重金属,可以同时起到固废资源化和废水处理的双重环境效益。文中阐述了生物炭净化废水中常见重金属(铅、镉、锌、铜、铬以及砷)的主要机制。生物炭可以通过离子交换、表面吸附、官能团络合以及形成沉淀等多种机制去除重金属,并对铅、镉、锌、铜以及铬都表现出一定的去除效果,而对重金属砷则去除效果较差,需通过改性处理提高对砷的作用。因此,文中同时介绍并总结了常见复合生物炭的设计原理,及其对重金属去除的强化效果。包括:(1)铁复合生物炭固定砷;(2)还原性铁复合生物炭还原稳定铬;(3)纳米颗粒复合生物炭吸附固定铅、镉、铜。生物炭以及复合生物炭用以去除废水重金属具有很好的效果与应用前景。最后,文中提出了生物炭净化废水在实际应用中面临的问题,未来的研究可以聚焦生物炭的标准化制备工艺,以及复合生物炭对重金属去除的实际应用。     

一步水热制备凹凸棒石/Fe_3O_4/炭复合材料吸附剂

以硫酸亚铁铵、葡萄糖和凹凸棒石为原料,采用一步水热法制备了凹凸棒石/Fe3O4/炭纳米复合材料,研究了氨水加入量和水热时间对材料微观结构、磁性能和吸附性能的影响,并与凹凸棒石、凹凸棒石/炭和凹凸棒石/Fe3O4进行对比分析。结果表明:由于氨水的加入,硫酸亚铁铵沉淀为纳米Fe3O4颗粒,负载于凹凸棒石表面;葡萄糖炭化为无定形炭负载于凹凸棒石表面。随着氨水加入量的增多和反应时间的延长,复合材料中Fe3O4含量相应增加,磁化率迅速增加。不同材料(凹凸棒石、凹凸棒石/炭、凹凸棒石/Fe3O4和凹凸棒石/Fe3O4/炭)的磁性能和吸附性能的对比分析表明:碳的负载有效改善了材料对有机污染物苯酚的吸附性能,Fe3O4则赋予材料磁性能。凹凸棒石/Fe3O4/炭对苯酚的去除率(57%)远高于未改性凹凸棒石,并可以从液相中磁分离。