秸秆生物炭吸附废水中Ni(Ⅱ)的实验研究

在300、500、700℃条件下制备玉米秸秆生物炭(BC300、BC500、BC700),研究了吸附时间、生物炭投加量、溶液初始pH值对Ni(Ⅱ)去除效果的影响.结果表明:玉米秸秆生物炭对溶液中Ni2+的去除率随着吸附时间的增加而增加,在120 min时,BC300、BC500、BC700去除率分别达到76.1％、81.4％和92.8％,此时生物炭的吸附量分别为9.51、10.18、11.6 mg·g-1,Ni2+的去除率随生物炭投加量以及pH的升高均不断增加,且高温热解的生物炭,其吸附效果更好.正交实验表明,4个因素中pH值对镍的去除率影响最大,其次分别为生物炭投加量、吸附时间和生物炭的制备温度.     

污泥生物炭/凹凸棒土的制备及其吸附性能研究

利用凹凸棒土(ATP)和污水污泥(SS)慢速共热解制备污泥生物炭/凹凸棒土(SBC/ATP)，并开展其对亚甲基蓝(MB)吸附性能的研究。通过扫描电镜、X射线衍射光谱、红外光谱、X射线光电子能谱等表征对污泥生物炭及其复合材料的微观形貌和理化性质进行了分析。探究了热解温度和原料配比对污泥生物炭/凹凸棒土吸附性能的影响，同时考察了吸附剂投加量、pH、MB溶液初始质量浓度及吸附时间等因素对MB去除率的影响。实验结果表明，500℃下制备的SBC/ATP₍(50%))在吸附剂投加量为1.2 g/L、pH=11、MB溶液初始质量浓度为100 mg/L、吸附时间为180 min时，吸附容量最大为53.74 mg/g。SBC/ATP₍(50%))对MB的吸附更符合Langmuir等温线模型和准二级动力学模型，说明该吸附过程主要为化学吸附控制的单分子层吸附。     

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。     

硝酸改性污泥基生物炭除U(Ⅵ)效果及机理分析

以城市污泥为原料制备出污泥基生物炭,并通过硝酸改性得到硝酸改性污泥基生物炭（SSB-AO）,探究了SSB-AO投加量、溶液初始pH、离子强度、吸附时间、U(Ⅵ)初始质量浓度以及吸附温度等对SSB-AO去除U(Ⅵ)的影响,通过SEM-EDS、FTIR及XPS分析SSB-AO对U(Ⅵ)的去除机理。结果表明：SSB-AO对U(Ⅵ)的吸附符合拟二级动力学模型,吸附过程以化学吸附为主;等温吸附过程符合Langmuir模型。在30 ℃、NaNO3浓度为0.01 mol/L、吸附时间300 min、初始pH=6、U(Ⅵ)初始质量浓度为10~100 mg/L及SSB-AO投加量为0.6 g/L的条件下,SSB-AO去除U(Ⅵ)的理论最大吸附量为80.34 mg/g;通过5次吸附-解吸实验,其吸附率保持在88%以上,说明SSB-AO具有良好的重复使用性;SSB-AO去除U(Ⅵ)的机理为内表面络合作用、静电作用以及离子交换。研究显示硝酸处理污泥基生物炭能有效地提高其对U(Ⅵ)的吸附能力,为含U(Ⅵ)废水处理提供借鉴。     

磷基生物炭对含Pb2+废水的吸附特性研究

以污泥与含磷试剂(磷酸二氢钾、磷酸二氢钙)为原料制备磷基生物炭(BC600、BC650)并用于废水中Pb2+的去除.通过单因素静态吸附实验分别研究了吸附剂添加量、含Pb2+废水初始pH、浓度和吸附时间等对BC600和BC650吸附水中Pb2+的影响.结果表明,含Pb2+废水初始pH显著影响BC600和BC650的吸附效率,在pH=5时,BC600和BC650的吸附量分别为37 mg/g和10 mg/g.吸附动力学和吸附等温模型拟合结果表明BC600符合二级动力学模型和Langmuir吸附等温模型,BC650符合一级动力学模型和Freundlich吸附等温模型.结合XRD与SEM分析,BC600和BC650对Pb2+的吸附过程包含物理-化学吸附协同作用,其中BC600以化学吸附为主,BC650以物理吸附为主.     

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.     

玉米芯生物炭对苯酚的吸附特性研究

为促进玉米芯的资源化利用,以玉米芯为材料,采用慢速热解技术于300,400,500℃条件下制备玉米芯生物炭吸附剂(BC300,BC400,BC500),检测其去除水中苯酚的效果。吸附实验结果表明:生物炭的制备温度显著影响其对苯酚的吸附效果,3种温度制备的生物炭对苯酚的吸附能力由大到小依次为BC500,BC400,BC300;废水中苯酚的初始浓度、吸附温度和时间等因素均能影响吸附效果。25℃下苯酚初始浓度为20 mg/L时,BC500对苯酚的去除率可高达98%。     

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。     

垃圾渗滤液污泥基生物炭吸附Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)的效果及机理研究

以垃圾焚烧发电厂垃圾渗滤液处理后产生的污泥为原料,热解制备垃圾渗滤液污泥基生物炭(Landfill leachate sludge-derived biochar,LLSDB)。单因素实验发现,在LLSDB热解温度为500、600℃,投加量为0.3、0.3 g,吸附温度为40、20℃,Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)的溶液初始浓度分别为1 000、200 mg/L时,Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)的去除率分别达到96.4%和94.9%。竞争吸附实验说明Cd(Ⅱ)对Pb(Ⅱ)的吸附起一定促进作用,而Pb(Ⅱ)对Cd(Ⅱ)的吸附起强烈抑制作用。通过吸附等温线、电镜扫描以及X射线衍射分析,推测其吸附机理：LLSDB中碳酸盐和氢氧化物热解生成氧化物,氧化物在水溶液中生成氢氧化物,与Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)发生置换反应及竞争反应,最终生成PbCO₃、Cd(OH)₂,沉淀在LLSDB的表面,即LLSDB对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附,浓度低时遵循线性分配,以物理吸附为主;浓度高时发生一系列化学反应,以化学吸附为主。     

硫酸盐还原剩余污泥-生物炭制备及对 Cr(VI)去除性能

以硫酸盐还原剩余污泥(sulfate reducing sludge, SRS)作为生物质原料，在500 ℃限氧条件下制备生物炭材料（SBC-500）。并以某污水处理厂污泥浓缩池中的厌氧污泥制备的生物炭（BC-500）作为对照，通过SEM、XRD、FTIR及BET对两种生物炭进行表征分析，并对比不同材料对Cr(Ⅵ)的去除能力。结果表明：相较于BC-500，SBC-500在产率、灰分及孔容方面具有优势，其BET比表面积为17.90 m2/g，明显大于BC-500（10.24 m2/g）。以SRS制备的SBC-500，其表面孔道结构明显，生物炭内部镶嵌有不规则边缘晶型结构，XRD观测到石墨烯碳、非晶型碳及FeS晶型结构存在，FTIR图谱出现O═S═O的反对称伸缩振动峰、S═O双键的特征吸收峰。在pH为3，投加量为0.2 g，Cr(Ⅵ)初始质量浓度为10 mg/L，吸附48 h后，SBC-500对Cr(Ⅵ)去除率达到100%，初始质量浓度增至200 mg/L时，SBC-500对Cr(Ⅵ)的吸附量为8.22 mg Cr(Ⅵ)/g，与BC-500相比，SBC-500对Cr(Ⅵ)具有更好的去除能力。该研究为剩余污泥实现资源化处置与受重金属污染水体修复提供新的理念与思路。     

椰壳生物碳磁性复合材料对Pb(Ⅱ)的吸附性能研究

将椰子壳在高温缺氧条件下热解制备了椰壳生物碳(BC),使用海藻酸钙包覆生物碳(BC)、Fe₃O₄制备了椰壳生物碳磁性复合材料(CAMBC),采用化学共沉淀法制备了磁性生物碳(MBC)。考察了溶液pH、吸附时间、初始浓度对CAMBC吸附Pb(Ⅱ)性能的影响,对比了CAMBC、BC、MBC对Pb(Ⅱ)的吸附性能。研究结果显示：pH对CAMBC吸附Pb(Ⅱ)有显著的影响,在pH 5的条件下BC、MBC、CAMBC吸附Pb(Ⅱ)等温热力学数据符合Langmuir模型,其对Pb(Ⅱ)的饱和吸附量分别为89.77、70.62、167.78 mg/g, CAMBC的吸附能力最高。     

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。     

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。     

硝酸改性污泥基生物炭除U(Ⅵ)效果及机理分析

以城市污泥为原料制备出污泥基生物炭(SSB),并通过硝酸酸化处理得到硝酸改性污泥基生物炭(SSB-AO),探究了SSB-AO投加量、溶液初始pH、离子强度、吸附时间、U(Ⅵ)初始质量浓度以及吸附温度对SSB-AO去除U(Ⅵ)的影响,通过SEM-EDS、FTIR及XPS分析SSB-AO对U(Ⅵ)的去除机理.结果表明:SS...     

水热法合成CTAB改性污泥生物炭对酸性橙Ⅱ的吸附去除

以污水处理厂二沉池污泥为碳源,采用水热法制备溴化十六烷基三甲铵(CTAB)改性的污泥生物炭,将其用于高效吸附去除水中的酸性橙Ⅱ。研究发现,经5.0%CTAB改性的污泥生物炭(CTAB-5.0%/BC)去除酸性橙Ⅱ的能力最强,298 K时最大吸附量为478.7 mg/g。对吸附动力学的数据进行模拟显示吸附动力学过程应为准二级动力学模型。该吸附作用是单分子层吸附和多分子层吸附共同作用的结果。降低反应温度利于酸性橙Ⅱ的去除,该吸附过程应为自发、放热的反应过程。     

污泥基生物炭制备及其对活性黑5染料的吸附研究

以污水处理厂剩余污泥为原料制备生物炭是富有潜力的剩余污泥资源化途径。利用剩余污泥制备了生物炭，将其用于处理废水中的有机染料活性黑5,通过调整制备工艺参数，考察了粒径、反应温度和投加量对污泥基生物炭吸附性能的影响，并对其结构和形貌进行了研究，结果表明：原料污泥粒径、反应温度对污泥基生物炭吸附性能均有明显影响，最佳制备工艺条件为采用0.074 nm(200目)粒径污泥颗粒、反应温度450℃经马弗炉焚烧制取；污泥基生物炭投加量为7 g/L时，对50 mg/L模拟废水中活性黑5染料的去除率可达到79.66%,吸附量为5.7 mg/g,对100 mg/L模拟废水中活性黑5染料的去除率可达到68.76%,吸附量为9.8 mg/g。     

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。     

污泥生物炭制备及其对磷的吸附性能研究

以污水污泥、粉煤灰为原料,以质量分数为30%的氯化锌溶液为活化剂,在不同温度下煅烧制备污泥生物炭,用于处理含磷废水。通过单因素静态吸附实验探讨了污泥生物炭对磷的去除效果,并探究了其吸附机理。结果表明：300 ℃制备的污泥生物炭具有较好的除磷效果;扫描电镜（SEM）、比表面分析仪、傅里叶红外光谱仪（FT-IR）对原料和污泥生物炭表征结果显示,污泥生物炭煅烧前后的形貌及表面基团发生了显著改变,煅烧后样品的表面产生了较多微小空隙,比表面积增大,最高可达5.51 m²/g;在磷初始质量浓度为50 mg/L、吸附剂用量为16 g/L条件下,吸附在90 min达到平衡,磷的去除率高达93.73%;吸附过程符合准二级动力学方程及Freundlich等温吸附模型,最大饱和吸附量为9.615 mg/g;整个吸附过程ΔG⁰<0、ΔH⁰<0,是自发进行的放热过程;吸附过程除物理吸附外,同时涉及磷酸盐与吸附剂—OH或C—O共价键发生电子对配位作用,为物理-化学复合吸附;吸附剂第5次吸附为首次吸附量的85.74%,表现出较好的再生性能。     

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。     

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。