蚕沙基多孔炭表面氧化改性对农药噻虫嗪吸附及缓控释影响

选用桑蚕废弃物蚕沙为炭源,通过炭化活化的方式获得了一种高比表面的中微双孔道生物炭材料SCSE,并采用不同氧化剂对其表面氧化处理以调控材料孔径和表面积对农药噻虫嗪分子的吸附作用力,以实现SCSE材料对农药噻虫嗪的缓控释,并系统研究了氧化改性后材料的比表面积、孔径和表面基团性质的变化对材料吸附噻虫嗪的热力学和动力学平衡以及噻虫嗪的释放动力学等性能的影响。结果表明:SCSE孔隙结构发达,其BET比表面和孔容分别为1290.95 m~2/g和0.690 cm~3/g;在室温下,该材料对噻虫嗪分子的吸附容量达到560 mg/g。噻虫嗪在四种SCSE上的释放动力学可分为快速持续释放过程和慢速释放过程两个过程,其中快速持续释放过程的释放动力学常数约是慢速释放过程的29~34倍;其中硝酸改性后的SCSE-HN对噻虫嗪的释放比例最大,释放速度最快。本实验所获得的四种SCSE材料对噻虫嗪的释放均表现出长效释放效力。按照一般农作物的需药量,该吸附剂只要按照0.5 g/(d·m~2)的投入量便能很好地对农作物进行长效的虫害防治(40 d)。     

活性炭孔结构及电化学性能协同优化

以马尾藻为原料,采用KOH活化法制备了高微孔率马尾藻基活性炭,结合二氧化碳与碳反应动力学机理,对马尾藻基活性炭进行二氧化碳扩孔改性,研究了二氧化碳改性对高微孔率马尾藻基活性炭孔结构特性和电化学性能的影响。研究表明：二氧化碳改性后马尾藻基活性炭的比表面积明显减小,由3155m²/g减小至2776m²/g,但是改性后活性炭中孔比表面积明显增大,由181m²/g增大至538m²/g,活性炭孔径介于2~8nm的中孔含量明显增多,比表面积的减少是由于微孔比表面积的减少导致的。改性后活性炭微孔含量降低,孔径介于0.4~0.6nm的微孔结构基本消失,但是孔径介于0.6~1nm的微孔结构却有所增加,活性炭微孔平均孔径增大。改性后马尾藻基活性炭的比电容性能以及倍率性能得到明显提升。经过二氧化碳改性后,马尾藻基活性炭的孔结构和电化学性能得到协同优化。     

木屑生物炭的制备及其对Pb2+的吸附特性研究

以松木（SM）和楠木（NM）木屑为原料,分别在300、450、600℃下制备了6种木屑生物炭,通过扫描电镜、孔径与比表面积分析仪、傅里叶红外光谱仪和热重分析仪对生物炭的理化性质进行了表征,并探讨了金属离子（Na⁺、K⁺、Ca²⁺）和pH值对生物炭吸附Pb²⁺的影响,同时研究了其吸附动力学。研究结果表明：在相同制备条件下,随着热解温度升高,生物炭的比表面积和孔容积增大,其最可几孔径呈下降趋势,楠木生物炭的比表面积（23.2~311.4 m²/g）均大于松木生物炭（17.6~210.6 m²/g）;FT-IR分析表明,热解温度的升高使生物炭芳香化程度增强,有助于生物炭与Pb²⁺形成稳定的结构。楠木生物炭对Pb²⁺吸附量（46.92~77.12 mg/g）高于松木生物炭（34.90~62.79 mg/g）;溶液中的Na⁺和K⁺不利于生物炭对Pb²⁺的吸附,Ca²⁺有利于Pb²⁺的去除。生物炭对Pb²⁺的吸附均符合准二级动力学方程,颗粒内扩散模型分析表明吸附受多种因素共同影响。     

高比表面芦苇活性炭的制备及其对亚甲基蓝的吸附性能研究

以芦苇秸秆为原料,KOH为活化剂,通过单因素实验及正交实验优化芦苇活性炭的制备工艺,测定最优工艺下制备的活性炭对亚甲基蓝的吸附性能和吸附动力学,并进行红外光谱分析、BET比表面积结构分析。结果表明,最佳制备工艺为700℃、20%KOH质量分数、3 h时制备的芦苇活性炭。该活性炭理论最大吸附量为648.77 mg/g, Langmuir等温吸附曲线(R²=0.982 0)和二级动力学吸附曲线(R²=0.980 8)能够更好地描述吸附过程。红外光谱分析结果表明,所制备的活性炭中生成了酰胺基团。BET比表面积测定结果表明,最优工艺下制备的芦苇活性炭的比表面积为1 183.40 m²/g,总孔容为0.59 cm³/g,平均孔径为2.00 nm。     

纳米腐殖酸对重金属铬的吸附热力学及动力学

采用静态吸附法系统研究了纳米腐殖酸对重金属铬的吸附, 考察了吸附剂用量、吸附温度、振荡时间、溶液pH值等因素对纳米腐殖酸吸附含铬废水的影响;用N₂吸附-脱附实验表征吸附剂的比表面积及孔径;绘制了静态吸附等温线及吸附动力学曲线。实验结果表明:最优吸附条件为纳米腐殖酸加入量50g/L, 吸附温度30℃, 振荡时间20min, 溶液pH=5.0, 得到吸附率及吸附量分别为97.5%和157.52mg/g;其比表面积及平均孔径分别为150.6m²/g和6.5nm;纳米腐殖酸对铬离子的吸附符合Langmuir模型, 为单分子层吸附, 吸附过程是自发且放热过程;吸附过程动力学符合准一级动力学方程;连续循环使用4次后, 对铬离子的吸附量无明显改变, 表明吸附剂具有重复使用性。     

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。     

草酸改性甘蔗渣炭的制备及其对Cr(Ⅵ)的吸附特性

以甘蔗渣（OB）为原料,先在空气氛围下高温炭化制得甘蔗渣炭（CB）,再经草酸改性制得草酸改性甘蔗渣炭（COB）,采用SEM、FT-IR和氮气吸附-脱附等温线对3种样品进行表征,并考察了OB、CB和COB对模拟废水中的Cr（Ⅵ）的吸附效果。结果显示：3种样品比表面积大小为COB>CB>OB,其中COB的比表面积为240.67 m²/g,总孔容为0.138 cm³/g,平均孔径为2.30 nm;CB以及COB较OB的孔隙结构更发达、含氧官能团种类及数量明显增加,吸附能力提高。吸附实验结果表明：对Cr（Ⅵ）的吸附量表现为COB>CB>OB,在pH值1、投加量0.6 g、吸附时间100 min、吸附温度25℃和Cr（Ⅵ）质量浓度50 mg/L条件下COB对Cr（Ⅵ）的去除率为99.1%。吸附热力学及动力学结果显示：Langmuir等温吸附模型能更好地反映吸附过程,吸附过程遵循准二级动力学模型,表明甘蔗渣炭对Cr（Ⅵ）的吸附主要为化学吸附的单分子层吸附。     

玉米苞叶改性壳聚糖对Cu2+的吸附研究

通过玉米苞叶改性壳聚糖制备了复合吸附剂,并对Cu²⁺进行了吸附。研究吸附剂用量、吸附温度、吸附时间对Cu²⁺吸附性能的影响,并通过红外光谱进行了结构表征。结果表明,复合吸附剂的比表面积为94.13 m²/g,平均孔隙大小为4.46 nm,较改性前有较大幅度的提高。最佳吸附条件为：吸附剂用量1.0 g、吸附温度50℃、吸附时间60 min, Cu²⁺去除率达97%以上;改性壳聚糖与壳聚糖相比,Cu²⁺去除率大大提高,表明利用玉米苞叶改性壳聚糖制备的复合吸附剂具有较好的吸附性能。     

改性含铝废渣对水中重金属镍的吸附行为

采用Ca(OH)₂对含铝废渣(RAS)进行改性,制备改性含铝废渣(MAS),考察MAS对重金属镍的吸附效果,并利用FT-IR、比表面积分析仪、SEM、XRF等对MAS的结构、形貌进行表征。结果表明：经Ca(OH)₂改性制备的MAS对Ni²⁺的去除效果优于其他吸附材料;在25℃时,当MAS投加量为1.0 g、Ni²⁺初始质量浓度为40 mg/L、pH=5、吸附时间为40 min时,MAS对Ni²⁺的平衡吸附量为3.983 mg/g,Ni²⁺去除率为99.65%,达到《铜、镍、钴工业污染物排放标准》(GB 25467—2010)的排放要求(总镍<0.5 mg/L)。MAS对Ni²⁺的吸附符合二级动力学规律和Langmuir等温吸附模型。Weber-Morris内扩散模型说明,MAS对Ni²⁺的吸附是由膜扩散和内扩散共同控制的。改性后的MAS相较于RAS颗粒更细、比表面积更大、孔径分布更广,对Ni^2+<...     

NaOH改性粉煤灰吸附溶液中Cu2+的研究

为提高粉煤灰对Cu²⁺的吸附能力,采用NaOH改性,用改性的粉煤灰吸附水中的Cu²⁺。用NaOH浓度,粉煤灰用量,搅拌吸附时间做三变量实验。结果表明：4.0 mol/L NaOH改性的粉煤灰性能最佳,改性粉煤灰用量为1.0 g,搅拌吸附30 min对Cu²⁺去除率为99.3%。吸附过程符合拟二级动力学模型,不同变量吸附符合Freundlich等温线模型。通过电镜、比表面积、红外、XRD表征NaOH改性粉煤灰发现,NaOH改性前后粉煤灰的主峰形没有变化,但表面变的粗糙,比表面积增大,增强了粉煤灰的吸附效果。     

核桃壳炭的制备及其对氨氮废水的吸附性能研究

为解决当前氨氮废水污染问题,以自制核桃壳炭为吸附剂,以NH4+为模型吸附分子,考察了核桃壳预处理方式、焙烧温度、焙烧时间和铵根离子初始浓度等对氨氮废水吸附的影响,并采用多种手段对核桃壳炭进行表征.研究结果表明:经H3PO4预处理后于700 ℃焙烧2h制备的核桃壳炭对低浓度的NH4+具有优异的吸附能力;当铵根离子初始质量...     

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。     

氧化铝改性污泥生物炭粒制备及其对Pb(Ⅱ)的吸附特性

为拓展城市剩余污泥资源化利用途径,本文以剩余污泥球粒为原料在高温限氧条件下制备污泥生物炭粒（SBC）,同时以氢氧化铝溶胶为前体浸渍污泥球粒后在500℃下热解获得氧化铝改性污泥生物炭粒（SBC-Al）。使用BET、XRD、FTIR和SEM对生物炭粒进行了表征,并研究了生物炭粒改性前后对Pb(Ⅱ)的吸附特征及效果。结果表明：SBC-Al比表面积和总孔容分别达到83.266m²/g和0.158cm³/g,相比于SBC分别增大了142.42%和167.80%;XRD显示氢氧化铝溶胶浸渍使SBC-Al表面负载了γ-Al₂O₃粒子,FTIR红外谱图说明氧化铝改性可能会增加炭粒表面官能团数量,同时SEM显示出SBC-Al表面相较于SBC具有更多的层片状结构,从而增加生物炭粒的吸附性能。Pb(Ⅱ)的吸附动力学符合二级动力学方程和Elovich方程,同时用二阶段颗粒内扩散模型可以较好地拟合。吸附等温线以Freundlich模型为主,且SBC和SBC-Al对低浓度（＜50mg/L）Pb(Ⅱ)的去除率均较高,分别在95%和99%以上,实测最大吸附量可分别达626.73mg/g和663.97mg/g,但SBC-Al提高了对更高浓度（50～100mg/L）Pb(Ⅱ)的去除率。热力学计算数据表明吸附过程为吸热反应;脱附解吸试验说明,生物炭粒具有良好的循环再生利用性能。     

油茶壳微孔活性炭的制备及表征

以油茶壳为原料,经炭化、KOH活化,制备微孔活性炭。考查了活化温度、活化时间和碱炭比对微孔活性炭碘吸附值和产率的影响,并采用正交试验优化了制备条件。研究结果表明：活化温度800℃、活化时间180 min、碱炭质量比3.5：1时,活性炭的碘吸附值达3 221 mg/g,产率51.2%。采用比表面积孔隙分析仪测定了氮气吸附/脱附等温线,计算得BET比表面积为1 755.72 m²/g,平均孔径为2.15 nm,总孔容为0.328 cm³/g,微孔孔容占总孔容的55.8%;SEM分析可见活性炭表面具有大量孔隙结构;FT-IR分析表明活化促进了—CH₃、—OH热解,活性炭中仍保存含氧官能团。     

活性炭改性对催化剂脱砷性能的影响

以K₂CO₃对活性炭进行化学改性,考察K₂CO₃加入量对活性炭比表面积、孔容及孔径等物化性质的影响。随K₂CO₃与活性炭质量比（碱炭比）的增大,活性炭的比表面积呈现先增加后减小的趋势。当碱炭比为6∶1时,活性炭比表面积由初始的653.3m²/g上升至1333.6m²/g。以小分子砷化物三乙胂和大分子砷化物三苯基胂为模型化合物,配制高砷催化裂化汽油,测定催化剂的砷容和脱砷效率。实验结果表明,改性后的催化剂具有丰富的中孔-大孔多级孔结构,表现出更加优异的脱砷性能：微孔保证催化剂具有大的比表面积,使得活性组分能够高效分散;中孔-大孔有利于液态石油烃介质的扩散,从而增大砷化物与活性相的作用,提高催化剂脱砷效率。     

咖啡渣活性炭的制备、表征及其对Cr(Ⅵ)的吸附机制研究

以碘吸附值为评价指标,活化时间、活化温度和浸渍比为影响因素,采用响应面法试验设计对磷酸活化法制备咖啡渣活性炭的工艺条件进行优化,并通过静态吸附试验研究了不同吸附时间、溶液pH值和吸附温度条件下,活性炭对水溶液中Cr（Ⅵ）吸附性能的影响,最后利用Langmuir、Freundlich吸附等温方程、准一级动力学方程、准二级动力学方程和颗粒内部扩散方程进行拟合。试验结果表明,制备咖啡渣活性炭的最佳工艺条件为活化时间1 h、活化温度498℃、浸渍比1.72;在此条件下活性炭得率为30.4%,碘吸附值为（799±16）mg/g,比表面积为1 006 m²/g,孔容为0.779 cm³/g、微孔孔容为0.051 cm³/g、平均孔径为3.088 nm。较低pH值和较高温度能够促进活性炭对Cr（Ⅵ）的吸附;Langmuir等温方程能够更好地描述活性炭对Cr（Ⅵ）的吸附效果;活性炭对Cr（Ⅵ）的吸附分3个阶段：快速吸附阶段、慢速吸附阶段和吸附平衡阶段,10 min内可完成吸附总量的79%,360 min内达到吸附平衡,该吸附过程符合准二级吸附动力学方程。分析表明咖啡渣活性炭对Cr（Ⅵ）的吸附主要为单分子层的化学吸附。     

磷酸法玉米秸秆基活性炭的制备及其表征

以成型、烘焙处理后的玉米秸秆为原料,磷酸作为活化剂制备了玉米秸秆基活性炭,并对活性炭样品进行表征。同时以碘吸附值、亚甲基蓝吸附值和焦糖脱色率为指标测定其吸附性能,并对制备条件进行优化。实验结果表明:玉米秸秆制备活性炭的最佳工艺条件为浸渍比即m(55%H₃PO₄)∶m(玉米秸秆)为4∶1、活化温度400℃、活化时间100 min,此条件下活性炭的得率为47.78%,制得的活性炭具有良好的吸附性能,碘吸附值、亚甲基蓝吸附值及焦糖脱色率分别达到864 mg/g、 210 mg/g和100%。活性炭比表面积可达1 105 m²/g,总孔容积为0.745 cm³/g,微孔孔容为0.287 cm³/g,中孔孔容为0.354 cm³/g,孔径分布集中于5 nm以内,约占73.56%,平均孔径为2.697 nm。FT-IR分析显示:在活化过程中磷酸与玉米秸秆发生交联作用,生成的活性炭损失了玉米秸秆的部分官能团。