热改性生物质炭微球及对水中结晶紫的吸附

利用油茶果壳制备了一种生物质炭微球,并且对其进行热改性后用于对水中结晶紫的吸附去除研究。BET表征结果表明改性后的炭微球中有较多中孔结构,比表面积可达349.240m~2/g。吸附实验考察了溶液吸附动力学、溶液pH值的影响和等温吸附。实验结果表明在结晶紫溶液的pH为8时其吸附效果最佳,动力学实验结果表明在120min时油茶籽壳生物质炭微球对结晶紫的吸附可达到吸附平衡,且动力学拟合的结果显示其动力学吸附行为更符合拟二级动力学模型。吸附等温线数据较符合Langmuir模型(R20.96),在25℃下,热改性处理后的油茶籽壳生物质炭微球吸附结晶紫的最大吸附量达到了40.1mg/g。     

高锰酸钾改性秸秆生物质炭及对氨氮的吸附研究

研究中改性生物质炭分别以玉米秸秆和玉米秸秆叶片为原料,高锰酸钾为改性剂,在600℃氮气氛中煅烧制成两种生物质炭复合材料,分别为Mn-BC-1,Mn-BC-2。采用扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱等测试手段对两种改性生物质炭的结构和性能进行了表征,并对氨氮进行动力学和等温吸附模型拟合。结果表明：Mn-BC-1形貌以长孔道结构为主,Mn-BC-2形貌主要呈现平面蜂窝状结构;两种改性生物质炭表面含有缔合-OH基团,且Mn-BC-2比Mn-BC-1表面-OH和-COOH基团多;Mn-BC-1和Mn-BC-2对氨氮平衡吸附量分别为14.12mg·g^-1和36.68mg·g^-1,且在吸附时间为30 min和50 min时达到吸附平衡,均符合准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型。     

稻壳生物炭对水中低浓度Pb(Ⅱ)的吸附特性

利用农业废弃物稻壳在773 K条件下制备稻壳生物炭,对铅离子的吸附行为特性进行了分析研究。实验结果表明,稻壳生物炭可以有效地去除铅离子;吸附等温线更符合Langmuir等温吸附方程,属自发的吸热反应;吸附动力学更符合假二级动力学模型,吸附限速是由表面扩散和内扩散共同控制的;去除稻壳生物炭的灰分后,平衡吸附量明显减小,无机组分对去除铅离子有重大贡献。     

改性稻壳水热炭对苯酚的吸附

稻壳在220℃下水热炭化4 h,制备水热炭(BC),用FeCl3和葡萄糖进行改性,制备氯化铁改性水热炭(FBC)和葡萄糖改性水热炭(GBC).探究了投加量和pH对水热炭吸附苯酚的影响,并对水热炭进行表征,结合吸附动力学和吸附等温线模型研究了吸附机理.结果表明,FBC的比表面积和孔容增大,GBC含氧官能团增多,比表面积增...     

玉米秸秆生物质炭对铅的吸附动力学特征

选用玉米秸秆为原材料,采用限氧裂解法制备生物质炭。研究了其对Pb~(2+)的吸附动力学特征,并探讨了不同温度、pH值、离子强度对吸附效果的影响。结果表明,生物质炭对Pb~(2+)的吸附过程均表现一致,0~4 h内为快速吸附阶段,吸附速率较快,此后呈现为慢速吸附阶段,直至30 h基本达到吸附平衡。随着温度(25~55℃)和pH值(3~6)的升高,生物质炭对Pb~(2+)的饱和吸附量增加。而随着离子强度(CaCl_20.005~0.05 mol/L)的增大,生物质炭对Pb~(2+)的饱和吸附量降低。拉格朗日准二级动力学方程能更好的拟合生物质炭对Pb~(2+)的吸附过程。说明该吸附过程为化学吸附。且内扩散模型对吸附初始阶段的数据拟合效果也较好,这表明Pb~(2+)在生物质炭上吸附速率同时受颗粒内扩散过程和外扩散过程的控制。     

膨润土和硫铝酸盐水泥改性生物炭对铅的吸附

以小麦秸秆粉末作为生物质原料,采用膨润土(Bent)、硫铝酸盐水泥(SAC)为改性剂,在限氧条件下制备改性生物炭,通过SEM、XRD、FTIR表征,对比探究对重金属Pb(Ⅱ)的吸附。结果表明：与未改性生物炭(BC)相比,膨润土改性生物炭(BBC)、SAC改性生物炭(SBC)及膨润土和SAC改性生物炭(SBBC)的产率、抗压强度提高,粒径减少;吸附量分别增加114.15、351.75、281.51 mg/g,其中SBC吸附量最高达458.08 mg/g,提高330.81%。SBC对Pb(Ⅱ)的吸附动力学符合拟二级动力学方程,吸附机理以化学吸附为主;吸附等温线以Langmuir模型为主,属单分子层吸附。文中制备了BBC、SBC、SBBC 3种改性生物炭,其中SBC性能最佳,具有对水中Pb(Ⅱ)优异的吸附性能及良好的机械性能。     

污泥-玉米秸秆热解制生物炭及其对Pb~(2+)的吸附特性

开展了脱水污泥单独热解及其与玉米秸秆共热解(泥秆质量分别为9∶1,8∶2,5∶5)制备生物炭吸附剂的研究。采用元素分析、扫描电镜和比表面积仪对4种生物炭的理化特性及微观形貌进行了全面分析。结果表明,在相同热解温度下,随着玉米秸秆掺杂量的增加,生物炭产率及灰分含量降低,全碳含量增加,pH值略有下降,生物炭比表面积和总孔体积增大,棒状残焦分布量增多,孔结构更加发达。生物炭对Pb⁽²⁺⁾的吸附动力学符合准二级动力学模型,吸附过程分为快反应和慢反应两个阶段,吸附实验前10 min的吸附量达到饱和吸附量的80%以上。Dubinin-A模型较好地描述了生物炭对Pb(2+)的吸附动力学符合准二级动力学模型,吸附过程分为快反应和慢反应两个阶段,吸附实验前10 min的吸附量达到饱和吸附量的80%以上。Dubinin-A模型较好地描述了生物炭对Pb⁽²⁺⁾的等温吸附行为,4种生物炭对Pb(2+)的等温吸附行为,4种生物炭对Pb⁽²⁺⁾的饱和吸附量大小依次为:SSMT50%(44. 8 mg/g)> SS-MT20%(38. 1 mg/g)> SS-MT10%(30. 7 mg/g)> SS(21. 7 mg/g),表明污泥-玉米秸秆生物炭有作为重金属Pb吸附剂的潜力。     

不同生物炭对水中吡虫啉、噻虫嗪、呋虫胺的吸附研究

为探究不同生物炭对新烟碱类农药的吸附性能,寻求最佳的新烟碱类农药吸附材料,选取玉米芯、玉米秸秆、杨树枝、小麦秸秆、梧桐枝、花生壳6种生物质为原料,在300、500和700℃下制备得到18种生物炭。通过比较不同生物炭对吡虫啉、噻虫嗪、呋虫胺3种新烟碱类农药的吸附能力,筛选出了吸附效果较佳的生物炭,分别为700℃制备的玉米秸秆生物炭、小麦秸秆生物炭、杨树枝生物炭;吸附动力学和等温吸附研究表明,3种筛选生物炭对吡虫啉、噻虫嗪、呋虫胺的吸附过程符合准二级动力学模型、Langmuir模型和Freundlich模型。     

玉米秸秆生物质炭对铅的吸附动力学特征

选用玉米秸秆为原材料,采用限氧裂解法制备生物质炭。研究了其对Pb⁽²⁺⁾的吸附动力学特征,并探讨了不同温度、pH值、离子强度对吸附效果的影响。结果表明,生物质炭对Pb(2+)的吸附动力学特征,并探讨了不同温度、pH值、离子强度对吸附效果的影响。结果表明,生物质炭对Pb⁽²⁺⁾的吸附过程均表现一致,0(2+)的吸附过程均表现一致,0⁴ h内为快速吸附阶段,吸附速率较快,此后呈现为慢速吸附阶段,直至30 h基本达到吸附平衡。随着温度(254 h内为快速吸附阶段,吸附速率较快,此后呈现为慢速吸附阶段,直至30 h基本达到吸附平衡。随着温度(25⁵5℃)和pH值(355℃)和pH值(3⁶)的升高,生物质炭对Pb6)的升高,生物质炭对Pb⁽²⁺⁾的饱和吸附量增加。而随着离子强度(CaCl_20.005(2+)的饱和吸附量增加。而随着离子强度(CaCl_20.005⁰.05 mol/L)的增大,生物质炭对Pb0.05 mol/L)的增大,生物质炭对Pb⁽²⁺⁾的饱和吸附量降低。拉格朗日准二级动力学方程能更好的拟合生物质炭对Pb(2+)的饱和吸附量降低。拉格朗日准二级动力学方程能更好的拟合生物质炭对Pb⁽²⁺⁾的吸附过程。说明该吸附过程为化学吸附。且内扩散模型对吸附初始阶段的数据拟合效果也较好,这表明Pb(2+)的吸附过程。说明该吸附过程为化学吸附。且内扩散模型对吸附初始阶段的数据拟合效果也较好,这表明Pb⁽²⁺⁾在生物质炭上吸附速率同时受颗粒内扩散过程和外扩散过程的控制。     

污泥与生物质共热解制备生物质炭工艺优化及吸附性能

通过污泥与秸秆（玉米秸秆、水稻秸秆、小麦秸秆、芝麻秸秆）慢速共热解的方法,在不同热解温度（300℃、400℃、500℃、600℃）、热解时间（0.5h、1h、1.5h、2h）及配比（污泥与生物质1∶0、1∶0.5、1∶1、1∶2）条件下制备4种生物质炭,即SCBC（污泥-玉米秸秆生物质炭）、SRBC（污泥-水稻秸秆生物质炭）、SWBC（污泥-小麦生物质炭）、SSBC（污泥-芝麻生物质炭）,研究了不同热解条件对生物质炭产率、pH、元素组成、表面特征、吸附性能的影响,并根据吸附性能筛选出各生物质炭的最优制备工艺。结果表明,热解温度为500℃、热解时间为2h、污泥与玉米秸秆、芝麻秸秆配比为1∶1时,污泥与水稻秸秆、小麦秸秆配比为1∶2时,制备的生物质炭吸附性能最优。最优制备工艺条件下,4种生物质炭吸附性能相比：SWBC > SRBC > SCBC > SSBC。     

椰壳生物质炭对水体中氟喹诺酮类抗生素的去除研究

以常见椰壳为生物质炭源,NaOH为活化剂,通过不同碳化温度制备了椰壳基生物质炭(BC)并用于降解水体中以新一代氟喹诺酮类代表性抗生素加替沙星(GF)。研究了碳化温度、反应时间、投加量、pH对GF在生物质表面的吸附行为的影响。研究表明,当生物质炭碳化温度为500℃时,制备出的BC-500生物质炭具有最大表面积和丰富的孔结构,因此有最佳的GF吸附效果。BC-500对 GF相比较于Langmuir等温线更符合Freundlich等温线方程,其最大吸附量为2.842mg/g。     

氨基化生物质炭吸附水中汞离子性能研究

采用水热法由石榴皮制备氨基化生物质炭,用于吸附水中汞离子,考察了溶液pH值和汞离子初始浓度对吸附的影响。结果表明,氨水作为溶剂可明显增加生物质炭的氮含量,吸附能力显著提高;吸附动力学符合准二级速率方程。pH值对吸附影响较大。吸附等温线可用Langmuir方程进行拟合;在pH=4.0时,氨基化生物质炭对汞离子的最大吸附容量为483.5 mg/g,几乎为未进行氨基化改性碳材料(123.0 mg/g)的4倍。该氨基化生物质炭用于PVC工业废水处理,废水中汞离子的去除率达99.7%,处理后的废水可达排放标准。     

碱改性杨树炭吸附水中Ni(Ⅱ)的特性研究

为了提高杨树炭对水中Ni(Ⅱ)的吸附能力,采用氢氧化钠对其进行改性处理。通过杯罐实验,研究了pH对吸附效果的影响,以及吸附动力学和吸附等温线。结果表明,溶液pH值对碱改性杨树炭吸附Ni(Ⅱ)效果的影响明显,随着溶液pH从3.0提高到7.0,Ni(Ⅱ)的去除率逐渐增大。碱改性杨树炭对Ni(Ⅱ)的吸附过程符合准二级动力学规律。Freundlich等温线模型和Langmuir等温线模型均可以很好地描述碱改性杨树炭对Ni(Ⅱ)的等温吸附行为。     

污泥-玉米秸秆热解制生物炭及其对Pb~(2+)的吸附特性

开展了脱水污泥单独热解及其与玉米秸秆共热解(泥秆质量分别为9∶1,8∶2,5∶5)制备生物炭吸附剂的研究。采用元素分析、扫描电镜和比表面积仪对4种生物炭的理化特性及微观形貌进行了全面分析。结果表明,在相同热解温度下,随着玉米秸秆掺杂量的增加,生物炭产率及灰分含量降低,全碳含量增加,pH值略有下降,生物炭比表面积和总孔体积增大,棒状残焦分布量增多,孔结构更加发达。生物炭对Pb~(2+)的吸附动力学符合准二级动力学模型,吸附过程分为快反应和慢反应两个阶段,吸附实验前10 min的吸附量达到饱和吸附量的80%以上。Dubinin-A模型较好地描述了生物炭对Pb~(2+)的等温吸附行为,4种生物炭对Pb~(2+)的饱和吸附量大小依次为:SSMT50%(44. 8 mg/g) SS-MT20%(38. 1 mg/g) SS-MT10%(30. 7 mg/g) SS(21. 7 mg/g),表明污泥-玉米秸秆生物炭有作为重金属Pb吸附剂的潜力。     

ZIF-67与ZIF-8对水溶液中碘离子吸附性能研究

以Co(NO_3)_2、Zn(NO_3)_2、2-甲基咪唑和甲醇为原料制备出两种金属骨架结构材料ZIF-67和ZIF-8,并以该两种材料对碘离子进行了吸附实验,探究了溶液pH值、吸附时间、温度等因素对两种材料吸附溶液中碘离子的吸附效果及其影响。结果表明,两种材料对碘离子均在pH为7的水溶液体系中达到最大吸附量,在18 h左右达到吸附动态平衡。拟合结果表明,ZIF-67对碘离子的吸附符合Langmuir吸附等温线,ZIF-8对碘离子的吸附更符合Freundlich吸附等温线。最大吸附量分别为141.81 mg/g和474.02 mg/g。两种材料对碘离子的吸附行为更符合准一级动力学模型,吸附类型属于单分子层吸附。     

Fe3O4@ABc复合材料的制备及其对水中甲基橙的吸附

以Fe_3O_4纳米粒子和海藻生物质炭(ABc)为原料,采用共沉淀法制备了磁性海藻生物质炭(Fe_3O_4@ABc)复合材料,并用于甲基橙(MO)的吸附。通过XRD、SEM、TEM、FTIR和VSM对Fe_3O_4@ABc复合材料进行了表征。考察了溶液pH、吸附剂添加量对MO吸附性能的影响,并进行了吸附动力学和等温吸附模型拟合。结果表明,Fe_3O_4纳米粒子成功复合到ABc表面,Fe_3O_4@ABc复合材料具有超顺磁性,在外在磁场的作用下能够快速分离;当m(ABc)∶m(Fe_3O_4)=2∶1时,制备的Fe_3O_4@ABc复合材料比表面积为622.88m2/g,平均孔径1.55 nm,具有良好的MO去除效果。当MO质量浓度为100 mg/L,Fe_3O_4@ABc添加量为10 mg,pH为3,吸附时间240 min,MO的去除率为96.14%。制备的Fe_3O_4@ABc复合材料对MO的吸附过程符合拟一级动力学模型,吸附等温线符合Freundlich模型,并以物理吸附为主,化学吸附为辅。     

热解温度和生物质类型对生物炭吸附U(Ⅵ)性能的影响

以稻壳、竹子和杉木屑为原料,分别在不同热解温度下热解制备生物炭(DBC、ZBC和MBC)。采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱(EDS)和X射线衍射(XRD)表征其理化性质,并通过批量吸附实验研究生物炭对U(Ⅵ)的吸附特性与机理。结果表明:随着热解温度升高,3种生物炭pH值和灰分增加,产率下降,且ZBC与DBC表面更加粗糙,孔状形貌更加明显,芳香结构趋于完善,含氧官能团减少,无机元素占比增加,碳纤维结晶度降低;准二级吸附动力学模型能更好地拟合3种生物炭吸附U(Ⅵ)的过程(R_2~20.96),在25℃、pH值4、固液比为1∶1(g∶L)的条件下3 h可达到吸附平衡;3种生物炭的吸附等温线拟合更符合Langmuir模型,以化学吸附为主,ZBC700对U(Ⅵ)的理论最大吸附量为18.55 mg/g;随着热解温度的升高,ZBC和DBC吸附U(Ⅵ)的能力增强,阳离子-π和离子交换作用贡献增加。MBC吸附U(Ⅵ)的能力与热解温度关系不明显,相同热解温度,ZBC和DBC的吸附量高于MBC。     

Cu Al-LDHs/生物质炭的制备及对水中磷的去除

采用水热法制备铜铝层状双金属氢氧化物,负载在剑麻生物质炭上,得到CuAl-LDHs/生物质炭,通过SEM、BET、XRD和FTIR等对结构进行表征,考察了初始pH值、投加量、吸附时间和温度等对吸附除磷的影响,并讨论了吸附动力学与等温吸附特性。结果表明,制备的材料结晶度高、粒径小,平均孔径为4.37 nm;吸附动力学和吸附等温线分别符合准二级动力学方程和Langmuir吸附等温方程。在pH为8.0,温度25℃时,对磷的最大吸附容量可达78.56 mg/g。     

改性甘蔗渣炭对Cr(Ⅵ)的吸附研究

以甘蔗渣为原料,通过高温限氧和氧化钙改性制备钙改性甘蔗渣活性炭。研究了钙改性甘蔗渣活性炭对Cr(Ⅵ)吸附的影响因素,并通过吸附等温线模型和吸附动力学,进一步讨论其吸附机理。由实验数据可知,氧化钙改性有利于提高甘蔗渣炭对Cr(Ⅵ)的吸附效果。改性后,甘蔗渣活性炭的最佳吸附条件为:pH=2,吸附时间8h,吸附剂添加量为0.2 g,Cr(Ⅵ)的吸附浓度为20 mg·L~(-1),此时吸附容量达到2.89 mg·g~(-1)。吸附等温模型的拟合结果表明,改性后,甘蔗渣炭对Cr(Ⅵ)的吸附符合Freundlich吸附等温模型。吸附动力学模型拟合结果表明,改性后,甘蔗渣炭对Cr(Ⅵ)的吸附可用Lagergren准二级动力学模型表示,吸附过程存在物理扩散和化学吸附。     

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。