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。     

磷基改性生物炭的制备及对重金属Pb(Ⅱ)的吸附

水体重金属污染对自然环境和人体健康造成了极大的危害,开发新型污染治理材料具有重大意义。本研究以玉米秸秆、牛粪粉末、小麦秆和麦穗为原料,以羟基磷灰石(HAP)和磷酸二氢钾(KH_2PO_4)为改性剂,采用浸渍-热解法制备生物炭,并探讨了生物炭对水中Pb(Ⅱ)的吸附效果。结果表明,磷基改性生物炭相比未改性生物炭对铅的吸附容量显著提高,KH_2PO_4改性玉米秸秆-牛粪生物炭对铅的吸附量较未改性增加了394.6 mg/g,提高了478.0%;HAP改性麦穗生物炭对铅的吸附量较未改性增加了507.9 mg/g,提高了997.7%;玉米生物炭原料中添加牛粪可显著提高改性生物炭对铅的吸附能力,相对于未添加,HAP和KH_2PO_4改性玉米秸秆-牛粪生物炭的铅吸附量分别增加了210.6,177.1 mg/g,提高了140.0%和59.1%。本研究制备的KH_2PO_4改性玉米秸秆-牛粪生物炭和HAP改性小麦生物炭对铅均表现出较强的吸附效果。     

废棉纺织物制备生物炭材料及其对印染废水的应用

以废棉纺织物为研究对象,对其进行改性处理,分析原样和改性样的元素组成和表面形态,确定出废棉纺织物制备生物炭材料的方法,研究生物炭材料对亚甲基蓝印染废水的吸附特性。实验表明,棉纺织废物经改性后,表面形态呈现粗糙且疏松的结构;改性样生物炭的pH值为9.51时,生物炭中碳质量分数为67.5%,生物炭得率为43.2%,生物炭碘吸附值为2 493 mg/g,生物炭材料表面官能团非常丰富,具有吸附能力;当亚甲基蓝印染废水初始质量浓度为300、400 mg/L时,平衡吸附量为112.1、119.4 mg/g,吸附过程是快速吸附,吸附量大,有较好的吸附作用。废棉纺织物改性后可以促进生物炭孔结构的形成,具有吸附能力,为废纺织物的资源化利用、吸附剂的制备和印染废水的处理提供了一种新方法。     

花生壳生物质炭对铅离子去除效果的研究

以花生壳为前驱体制备生物质炭,然后用高锰酸钾对生物质炭进行改性,通过比较改性前后两种生物质炭对溶液中铅离子的吸附性能,结果表明改性后的花生壳生物质炭的吸附性能明显优于改性前,饱和吸附量达到130. 6 mg/g,是一种高效吸附剂。     

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。     

钙改性花生壳生物炭对废水中四环素的吸附研究

生物质废弃物的处理和四环素污染物的去除是环境修复的重要问题。以花生壳为原料，通过浸渍-焙烧的方法制备了钙改性花生壳生物炭（CaBC）。采用X射线衍射仪（XRD）、红外光谱仪（FT-IR）、扫描电镜（SEM）和氮气吸附-脱附仪对所制备的生物炭进行了表征，考察了溶液pH、共存离子等因素对生物炭去除废水中四环素（TC）性能的影响，并研究了该过程的吸附动力学和吸附等温线。结果表明，所制备的生物炭具有丰富的介孔结构，有利于对四环素的吸附。在pH为7.0条件下，CaBC-800对TC具有最好的吸附效果。共存离子的存在对生物炭的吸附能力影响不显著。动力学研究表明CaBC-800对TC的吸附过程符合准二级动力学方程，二级动力学常数为0.001 3 g/（mg·min）。吸附等温线符合Langmuir方程，且最大理论吸附量为72.251 mg/g。该研究为四环素的去除提供了一种新型吸附剂，显示了CaBC-800在废水修复中的应用潜力。     

超声改性生物炭对染料废水的吸附特性

以马铃薯秸秆为原料制备生物炭,对其进行超声改性得到改性生物炭。探究了改性生物炭对亚甲基蓝的吸附特性以及pH、投加量和离子含量对吸附效果的影响。结果表明,改性后的生物炭与原生物炭相比,吸附能力有所增强。准2级动力学模型(R~20.99)能更好的拟合动力学数据,颗粒内扩散方程拟合结果进一步表明,改性生物炭对亚甲基蓝的吸附受表面吸附和颗粒内扩散共同控制。Langmiur方程能较好的描述该吸附过程。热力学研究表明,改性生物炭吸附亚甲基蓝是自发、熵增的吸热过程。碱性环境有利于吸附反应的进行,在pH=2～11时,碱性越强,吸附效果越好。生物炭投加量为10 g/L时,对亚甲基蓝的去除率较为理想,离子含量的变化对吸附量无明显影响。     

生物质基多孔炭吸附模拟含硫废水

本文以生物基材料为原材料制备胶原基多孔炭,生物质基材料中的氨基酸既是碳源,又是氮源,可以使制得的胶原基多孔炭材料富含氮。多孔炭富含氮不仅可以提高吸附选择性还可以增大吸附量。根据多孔炭的吸附性能,可以将其用来吸附含硫废水中的硫离子。根据Langmuir等温吸附模型,多孔炭最大吸附量达到254.69mg/g,且吸附结果符合二级动力学模型。     

胡敏酸改性膨润土同时吸附铜离子和2,4-二氯苯酚

从腐殖酸中提取胡敏酸用于改性膨润土,并研究改性膨润土对铜离子和2,4-二氯苯酚混合液的吸附性能。实验结果表明:吸附剂量为4g/L时,在室温和pH值为4～6的条件下,对100mg/L的混合液吸附60min后效果最好。改性土对铜离子最高吸附量达到23mg/g,对2,4-二氯苯酚的最大吸附量达到16mg/g。吸附符合Langmuir吸附等温方程以及伪二级动力学模式。     

钴改性秸秆生物炭对尼泊金乙酯的吸附研究

以小麦秸秆为原料，通过浸渍法制备改性生物炭，对其采用XRD、SEM进行表征分析，研究钴改性生物炭对尼泊金乙酯(EP)的吸附性能。讨论了改性生物炭的用量、尼泊金乙酯的初始浓度，反应时间及反应温度对EP溶液的吸附影响。实验结果表明：改性生物炭对EP的吸附主要以化学吸附为主；在一定范围内，改性生物炭对EP的吸附效率随生物炭用量的增加而增加；反应温度对改性生物炭吸附EP的影响较大，在EP浓度为30 mg/L、生物炭添加量为5 g/L、温度为45℃条件下吸附4 h时EP最大去除率为95.5%。     

葵花基炭材料的制备及其对Cu~(2+)的吸附性能

在500、600、700℃3个不同温度下,对提取果胶后的葵花盘分别进行炭化,制得了3种炭材料,分别为500 KH、600 KH和700 KH。其中,600 KH的比表面积最大,为122.99 m2/g,孔径为2.274nm。对该种炭材料吸附铜离子的性能进行研究,其对铜离子的吸附符合Langmuir单层吸附模型,在60min达到吸附平衡,吸附量为34.45mg/g;随着温度升高,吸附量增加。     

改性锯末生物炭对水中As(Ⅲ)和Cd(Ⅱ)吸附机制的研究

以农业废弃物锯末为材料制备生物炭,用铁锰氧化物对锯末生物炭改性,探究某吸附As和Cd的能力与机制。结果表明,改性生物炭增大了孔径和比表面积,增加了更多的吸附点位,尤其是铁、锰、生物炭的质量比为1∶3∶15的吸附剂吸附效果最好,对于砷和镉的平衡吸附量分别增大了35倍和5倍,最大吸附量分别为7.452,17.053 mg/g。低pH环境下,Cd⁽²⁺⁾的吸附受到抑制,而As(2+)的吸附受到抑制,而As⁽³⁺⁾受pH影响较小。Cd和As吸附符合准二级吸附动力学模型,As和Cd的吸附热力学符合Langmuir模型,这表明吸附过程为单层吸附。     

碱性改性棕榈生物炭对微囊藻毒素的吸附性能研究

通过碱活化改性制备棕榈纤维生物炭材料(PB),采用扫描电子显微镜(SEM),对碱性改性棕榈生物炭的结构进行表征,并将该材料用于水体中微囊藻毒素(MC-LR)的高效吸附。采用KOH改性后的棕榈生物炭对MC-LR的吸附性能得到了显著提高,吸附容量达到467.0μg/g。该吸附过程为放热反应,符合Langmuir模型和准二级动力学模型。pH对MC-LR的吸附有重要影响,pH为3时吸附量最大,pH值增加,吸附量显著下降。     

改性锯末生物炭对水中As(Ⅲ)和Cd(Ⅱ)吸附机制的研究

以农业废弃物锯末为材料制备生物炭,用铁锰氧化物对锯末生物炭改性,探究某吸附As和Cd的能力与机制。结果表明,改性生物炭增大了孔径和比表面积,增加了更多的吸附点位,尤其是铁、锰、生物炭的质量比为1∶3∶15的吸附剂吸附效果最好,对于砷和镉的平衡吸附量分别增大了35倍和5倍,最大吸附量分别为7.452,17.053 mg/g。低pH环境下,Cd~(2+)的吸附受到抑制,而As~(3+)受pH影响较小。Cd和As吸附符合准二级吸附动力学模型,As和Cd的吸附热力学符合Langmuir模型,这表明吸附过程为单层吸附。     

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。     

KMnO4改性棉籽壳生物炭的制备及其对铅吸附研究

以棉籽壳制备的生物炭为原始炭(BC),对其进行KMnO_4改性,制得改性生物炭(BC-Mn),并通过实验研究了BC-Mn对水中铅的吸附性能。结果表明:BC-Mn具有较大的比表面积和丰富的孔径结构。当初始Pb~(2+)质量浓度为300 mg/L,pH=5,吸附剂投加量为2 g/L时,吸附效果最佳,最大吸附量可达到126.79 mg/g。BC-Mn对Pb~(2+)的吸附符合Langmuir等温方程和拟二级动力学模型,且该吸附过程是可以自发进行的吸热过程。模拟废水实验结果表明,BC-Mn是一种吸附性能良好且具有实际应用价值的重金属吸附剂。     

碱改性米糠炭对水中四环素的吸附性能研究

为探索高效利用生物质资源制备生物炭去除水体中的抗生素,以米糠为原料,采用600℃限氧热裂解法制备成米糠炭,并通过NaOH浸渍改性制备成碱改性米糠炭(NRB),探讨其吸附四环素的效果和机理。结果表明,NRB相对改性前有部分孔隙结构发生坍塌,拥有更大的比表面积和总孔隙容积。NRB吸附四环素的优化条件为:生物炭剂量为2 g/L,初始四环素质量浓度20 mg/L,溶液pH在7～11,环境温度25℃,吸附时间12 h。在40℃,Langmuir模型中NRB的理论最大吸附容量达到了159.8 mg/g,相比米糠炭提高了2.54倍。NRB吸附过程的动力学特征更符合准2级动力学模型,整个吸附过程主要受控于化学吸附,且比改性前对温度表现出更好的适应性。     

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。     

香蕉茎秆生物炭的制备及其对铜离子的吸附特性

香蕉茎秆经过高锰酸钾氧化预处理后于600℃缓慢热解制得生物炭。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、元素分析仪和比表面积及微孔分析仪对生物炭进行表征,批量吸附实验考察其对Cu~(2+)的吸附特性,研究p H、吸附时间、吸附温度和金属离子初始浓度对吸附的影响。从吸附动力学、吸附等温线、吸附热力学判断吸附类型。结果表明:与未处理香蕉茎秆生物炭对比发现,氧化预处理生物炭表面覆盖有MnO_x微粒,且含有更多的含氧官能团,拥有更大的表面积。其对铜离子的去除主要通过表面吸附包括表面MnO_x颗粒和含氧官能团,对Cu~(2+)有很强的吸附能力,实验中最大吸附容量为81.36mg/g,吸附效果明显好于未预处理生物炭,吸附过程符合准二级动力学方程,可以用Langmuir吸附等温线模型来描述,热力学参数ΔH00,ΔG00,表明该吸附是一个自发的吸热过程。     

改性猪粪生物炭对水中Cr(Ⅵ)的吸附性能

以猪粪为原料,采用限氧热解法(700℃)制备生物炭并利用"硫酸+超声波"对其进行改性,通过元素分析、Boehm滴定、BET-N_2及电镜扫描等对改性前后生物炭的结构和性质进行了表征,并采用序批实验研究了其对水中Cr(Ⅵ)的吸附特性及影响因素。结果表明,改性猪粪生物炭的酸性含氧官能团含量、比表面积和总孔体积分别比改性前提高了1.7、5.1、14.5倍,对Cr(Ⅵ)的吸附效果相比改性前有显著提高,在pH为4.0、投加量为4.0 g/L的条件下,吸附在120 min左右达到平衡。该吸附行为符合准二级动力学模型和Langmuir单分子层吸附模型,理论最大吸附量q_m为26.045~32.601 mg/g,吸附过程以物理吸附为主,属于自发、放热、熵增加的过程。改性猪粪生物炭可作为一种性能优良、价格低廉的水体Cr(Ⅵ)吸附剂。