KOH活化多孔炭对甲基橙的吸附及其动力学研究

探究碱性改性的生物质炭对印染工业污水中甲基橙的吸附性能。结果表明：改性竹笋生物质炭具有大的比表积和丰富的孔结构，其对15 mL 30 mg·L^-1的甲基橙在210 min后达到平衡，最佳投加量和最大吸附量分别为7 mg·L^-1和64.1 mg·g^-1，吸附动力学更加符合准二级动力学模型。     

玉米秸秆活性炭的制备及其吸附含氮废水性能探析

采用玉米秸秆作为制备原料,KHCO₃为活化剂、HCl作为改性试剂制备改性玉米秸秆活性炭,吸附含氮废水,进行物理表征以及吸附动力学性能分析。本实验采取Freundlich与Langmuir模型对等温吸附曲线进行线性拟合,实验数据结果表明,玉米秸秆活性炭对氮素的吸附更加符合Freunglich方程,拟合相关性较好,R²=0.998。随后采用Lagergren准一级及准二级动力学速率模型对活性炭吸附氮素溶液动力学拟合,实验结果表明,Lagergren准二级速率模型可以最准确地描述吸附过程,其中R²=0.95。玉米秸秆活性炭对氨氮的最大吸附量常数达到407.51 mg·g^-1,表明吸附能力较强。     

生物炭吸附溶液中Pb2+的定性及定量研究

由木质纤维素类生物质经过热解制得的生物炭能够高效地吸附污水中的重金属离子,将其作为Pb²⁺吸附剂,具有广阔的应用前景。本文以松木与大豆秸秆为原料,分别在400、600、800℃下制备了生物炭,考察了其理化特性与吸附性能之间的关系,并对各吸附机制的相对贡献进行了定性及定量分析。研究结果表明：大豆秸秆生物炭的吸附性能(最大吸附容量分别为209.35、180.62和226.64 mg·g^-1)远优于松木生物炭的(4.62、12.02和23.47 mg·g^-1)。6种生物炭对Pb²⁺的吸附过程都符合Langmuir模型和拟二级动力学模型,以化学吸附为主,受物理微观结构的影响较小。阳离子交换在生物炭吸附Pb²⁺过程中占据重要作用,其中Ca²⁺的交换能力最强。Pb²⁺在生物炭表面的矿物沉淀主要为水白铅矿和碳酸铅。矿物质沉淀(贡献占比21.9%～76.8%)和阳离子交换(18.1%～72.5%)是大豆秸秆炭和松木炭对Pb²⁺的...     

镁浸渍生物炭吸附氨氮和磷：制备优化和吸附机理

利用废弃的木薯杆制备了载镁的生物炭吸附剂。以氨氮、磷为目标污染物,采用控制变量法研究了不同镁盐改性、MgCl₂浓度、碳化温度、固液比和碳化时间对氨氮、磷吸附性能的影响,制备最具吸附性能的载镁木薯秆基生物炭（Mg-BC）,进行批量吸附氨氮和磷实验。利用等温模型（Langmuir和Freundlich模型）和动力学模型（准一级动力学、准二级动力学和颗粒内扩散模型）探究其吸附特性,在其吸附特性研究的基础上,运用FTIR、XRD、SEM-EDS、XPS等表征手段对其吸附机理进行探讨。结果表明,Mg-BC对氨氮和磷的吸附过程均符合Freundlich模型和准二级动力学模型,为多分子层的化学吸附,理论饱和吸附量分别为43.48 mg·g^-1和96.00 mg·g^-1。结合表征结果推测,Mg-BC吸附氨氮、磷主要通过官能团作用、络合沉淀和离子交换等多过程协同完成。     

氯化铁改性甘蔗渣炭吸附氨态氮的研究

以甘蔗渣为原材料,450℃下制备了生物质炭,并用氯化铁作为改性剂对甘蔗渣炭进行改性。探讨了氯化铁改性甘蔗渣炭对氨氮吸附的影响因素及最佳吸附条件,并进一步讨论了其吸附机理。根据响应面实验结果,确定改性甘蔗渣炭对氨氮的最佳吸附条件为:氨氮初始质量浓度为25mg·L~(-1)、pH=10、吸附时间为190min,在此条件下,改性炭的吸附容量为2.65mg·g~(-1)。对实验结果进行数据拟合分析,Langmuir等温吸附方程可以描述常温下改性前后的甘蔗渣生物质炭对氨氮吸附表面吸附机理。吸附动力学研究表明,假二阶动力学方程可以更好地描述动力学吸附过程,改性炭吸附氨氮的过程主要以化学吸附为主。     

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。     

造纸污泥活性生物质炭的制备及表征

以造纸污泥为原料,采用热解法制备生物炭,并对所制的生物炭进行活化改性,以水相中Pb(II)为吸附目标,确定了最佳制备条件,并对制备的活性生物质炭进行了结构表征。研究结果表明:利用造纸污泥制取生物质炭是可行的,活化改性后其对水相Pb(II)的吸附容量大大增加,最佳的制备条件为选用3 mol·L-1的硫酸在550℃下活化30 min,最大吸附容量为533 mg·g-1;活化后生物炭其表面增加了-OH、-COOH、-NH2基团,制备的活性生物炭的比表面积为159 m2·g-1,平均孔径为20?。本研究为造纸污泥的应用提供一种新的方向。     

改性玉米秸秆生物炭对化粪池出水中氨氮的吸附

生物炭是通过生物材料热解制备的富含炭的固体产品。实验以玉米秸秆生物炭为原料,在使用碱溶液进行预处理后,用KMnO₄、H₂O₂和HNO₃分别改性,得到三种不同的改性生物炭。通过SEM、FTIR和XPS等材料学方法表征后发现改性后的生物炭表面出现明显的孔穴结构且比表面积明显增加。此外,改性后的生物炭具有更丰富的表面官能团和更多的不饱和键,氨氮以NH4+形式与表面官能团结合。吸附性能实验显示,改性后的生物炭可在短时间内达到吸附平衡,最大平衡吸附量可达23.80 mg/g,吸附能力明显提升。将改性生物炭应用于粪污分离液的结果表明,改性玉米秸秆生物炭可以有效去除其中的氨氮,最大去除率可达50.6%。本研究为开展农业废弃物的回收与资源化利用提供了理论支撑。     

玉米秸秆生物炭对水中铅、镉的去除性能及作用机理研究

以大宗农业废弃物玉米秸秆为原料, 借助高温焙烧制得了玉米秸秆生物炭, 并通过对水中铅镉的吸附实验, 考察了高热解温度生物炭的重金属脱除性能。结果显示: 800 ℃焙烧所得玉米秸秆生物炭以块状及棒状形态为主, 孔径以微孔居多, 灰分中碱金属及碱土金属占比较大; 在25 ℃、pH值4、960 min、Pb²⁺、Cd²⁺初始质量浓度分别为429.24和280.34 mg/L时, 生物炭对Pb²⁺和Cd²⁺最大吸附量分别为94.79和24.47 mg/g; 该去除过程满足准二级动力学方程、Freundlich等温线模型, 在铅镉初始质量浓度均为150 mg/L时, 所得平衡吸附容量可达69.0、24.4 mg/g; 热力学分析显示, 该去除过程为吸热熵增过程; 而共存离子吸附实验显示, 铅离子对镉离子存在明显的拮抗作用。高热解温度玉米秸秆生物炭对水中铅镉的去除过程是物理吸附与化学沉淀共同作用的结果。     

CTAB改性铁柱撑膨润土对苯酚的吸附

为了研究膨润土对含酚废水的吸附性能,采用羟基铁柱撑剂对钠基膨润土进行预改性,随后用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)改性,制备CTAB改性铁柱撑膨润土。利用X射线衍射仪(XRD)、红外光谱仪(FTIR)和场发射扫描电镜(FESEM)对改性膨润土的结构和性能进行表征。考察了吸附剂用量、吸附时间、吸附温度、苯酚初始浓度和pH值对吸附性能的影响,研究了吸附热力学和吸附动力学规律。结果表明,CTAB进入铁柱撑膨润土的层间和表面。当吸附剂用量为3 g·L^-1、吸附时间为60 min、吸附温度为25 ℃、苯酚初始浓度为300 mg·L^-1、苯酚初始pH值为7时,改性膨润土吸附量达到29.7 mg·g^-1,吸附过程符合准二级动力学模型和Freundlich热力学模型。     

多孔秸秆碳磺酸催化纤维素水解研究

以玉米秸秆为原料、NaOH为造孔剂,采用碳化-活化制备多孔秸秆碳磺酸(PSCSA),用于纤维素的水解。通过X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)、N₂吸脱附分析(BET)、扫描电子显微镜(SEM)等对PSCSA进行表征分析,表明PSCSA为不定形碳结构并有部分微弱的石墨结晶,含有羟基(-OH)、羧基(-COOH)、磺酸基(-SO₃H),且表面为多孔形貌。在多孔秸秆碳磺酸添加量为2.5g·g^-1(纤维素)、底物纤维素浓度为3mg·m L^-1、190℃水解1h的条件下,多孔秸秆碳磺酸催化纤维素水解还原糖得率可达60.61%。     

油茶果壳生物炭对氮磷污染物的吸附性能研究

为了寻求农林废弃物的资源化利用途径和开发低成本、高效的氮磷污染物吸附剂,本研究以油茶果壳为原料,制备生物炭应用于氮磷污染物的吸附特性研究。结果表明,热解温度为300℃的油茶果壳炭孔隙结构发达,含氧官能团丰富,有利于氮磷污染物的吸附;当生物炭投加量为0.01g、NH₄Cl和KH₂PO₄的浓度为100mg·L^-1、pH值为8时,吸附效果最好,NH₄⁺吸附量为66.9mg·g^-1,PO₄^3-吸附量为193.76mg·g^-1。油茶果壳炭对氮磷污染物的吸附过程更符合准一级动力学模型和Langmuir等温模型。     

改性生物炭对Pb2+和Cd2+吸附性能及机理研究

分别通过磷酸、氢氧化钾、铁及微波对小麦秸秆生物炭进行改性,探究改性生物炭投加量、溶液初始pH及重金属离子浓度对重金属Pb²⁺及Cd²⁺的吸附影响及改性生物炭对重金属的吸附机理。结果表明,磷酸及氢氧化钾改性使生物炭表面坍塌且孔隙结构连通,铁改性使比表面积降低,微波改性使生物炭产生少量孔隙。磷酸改性促进—OH及■的生成,氢氧化钾及铁改性促进—OH的生成,微波改性对生物炭基团的影响较小。改性方法的优异性依次为磷酸改性、铁改性、氢氧化钾改性及微波改性,改性生物炭添加量的增加能够增强对于重金属的吸附,溶液pH为弱碱性时对于Pb²⁺的吸附效果最佳,Cd²⁺的吸附效果随着溶液pH增加而增大,Langmuir等温吸附方程能较好反映改性生物炭对于Pb²⁺及Cd²⁺的吸附。     

Fe载入生物质活性碳的制备及吸附性能研究

以生物质活性碳为碳基体，选取Fe Cl₃·6H₂O、Fe SO₄·7H₂O为铁源，通过化学共沉淀法、水热法两种方式制备出磁性Fe载入的多孔生物质碳材料。利用N₂吸附脱附(BET)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等对所制备的样品进行表征。结果表明，共沉淀法制备的磁性生物质碳的表面积为596.9m²·g^-1，对罗丹明B的最大吸附量可达到241.53mg·g^-1。进一步研究表明，吸附过程符合Langmuir等温线和准二级动力学方程，是一个自发的吸热过程。     

改性玉米芯生物炭对废水中铜和氨氮的吸附

用KMnO_4改性玉米芯生物炭,并用改性生物炭吸附水中的Cu~(2+)和氨氮。结果表明:改性后,生物炭中的—OH基团数量增多且其表面有新生态MnO_2生成,吸附能力增强;生物炭吸附Cu~(2+)、氨氮的最佳pH为7;共存Na~+不影响生物炭对Cu~(2+)的吸附,但显著影响对氨氮的吸附。生物炭对Cu~(2+)、氨氮的吸附分别遵循准二级、一级动力学模型。Freundlich模型能更好地模拟生物炭对Cu~(2+)的吸附行为,Langmuir模型能更好地模拟生物炭对氨氮的吸附行为。     

ZIF-8衍生氮掺杂多孔炭吸附剂的制备及对罗丹明B吸附性能的研究

因孔径结构和氮掺杂的协同效应,氮掺杂多孔炭质吸附剂在吸附处理染料污染物方面备受关注。本文在低温水热处理葡萄糖的基础上,原位合成了葡萄糖@ZIF-8复合物,1000℃下直接高温碳化,得到了不同氮配位环境的多孔炭材料。研究发现,包覆的半聚合葡萄糖在碳化时可抑制ZIF-8中氮物种的逸出程度,使得炭质吸附剂具有较高的氮掺杂浓度和优异的罗丹明B(RhB)吸附性能。吸附动力学结果表明,25℃时,样品GZC-10在240 min内可吸附饱和,平衡吸附量为283 mg·g^-1,吸附扩散行为符合伪二级动力学模型。吸附等温线能够很好地符合Langmuir模型,最大吸附量为383 mg·g^-1,远高于文献报道的同类MOF衍生炭材料。本文制备的氮掺杂多孔炭质吸附剂具有吸附量大、动力学快、润湿性好等优良性能,是一种高效的水处理材料。     

金属氧化物与掺氮生物质协同吸附CO2机理

目前吸附材料众多，如沸石、MOFs、聚合物等，而生物质具有分布广泛、低成本、可再生和净零排放等优点成为研究热点。已有研究表明掺氮有利于提升生物质炭对CO₂的吸附性能，金属矿物质可对生物炭改性，增大生物炭表面有效吸附面积。但何种氮基团对于生物质炭表面CO₂吸附性能影响显著仍未清晰，金属矿物质与富氮改性协同作用下生物质炭表面CO₂的吸附特性尚未明晰。基于此，采用量子化学理论计算研究了不同含氮基团生物质炭表面CO₂的吸附机理，系统探究了不同金属氧化物(MgO、CaO)及其耦合掺氮生物炭对CO₂吸附的影响机理。结果表明，各含氮基团生物质炭不同吸附方式中，含N-X生物质炭对CO₂吸附作用最强。分析CO₂在MgO与CaO体系中O-Top、Hollow和Bridge三种不同吸附方式，得出CO₂以O-Top方式吸附于CaO体系中的吸附能最大，相同吸附方式下较MgO对CO₂的吸附能高92.22 kJ/mol。...     

改性玉米芯生物碳对氨氮的吸附特性

以农业废弃物玉米芯为原料,采用限氧热解法（600℃）制备生物碳,分别采用盐酸、双氧水和硝酸对其进行改性。通过元素分析、FTIR、BET-N₂、Boehm滴定法及扫描电镜等手段表征了生物碳的组成与结构。通过序批实验,研究了生物碳对氨氮的吸附性能及影响因素,探讨了其吸附机理,为生物碳在污水处理中更好的应用提供参考。结果表明,未改性生物碳和经过盐酸、硝酸和双氧水改性的生物碳其比表面积分别为17.74、212.89、208.74和209.15 m²·g^-1;表面酸性含氧官能团数量分别为0.11、0.95、5.73和2.15 mmol·g^-1。等温吸附曲线符合Freundlich方程。动力学研究表明,生物碳对氨氮吸附行为符合准二级动力学方程。且经硝酸改性生物碳由于表面酸性含氧官能团的增加,其对氨氮的吸附能力显著提高。     

生物质衍生氮掺杂蜂窝状分级多孔碳用于高性能水系锌离子混合电容器

水系锌离子混合电容器(ZHCs)因其低成本、高安全性、优异的倍率性能以及超长的循环寿命引起了广泛的关注。以生物质鲜姜纤维作为前驱体，在碳酸氢钾和尿素的协同作用下，采用一步法合成了氮掺杂的蜂窝状多孔炭。所获得的多孔炭材料具有2 553.2 m²·g^-1的高比表面积和3.86%的氮掺杂量。这种独特的蜂窝状结构可使ZHCs(N-HHPC-1//Zn)在0.1 A·g^-1的电流密度下获得了148.8 mAh·g^-1的高比容量，并在30 A·g^-1的电流密度下获得53.6%的容量保持率。该策略可以为制备氮掺杂的生物质衍生多孔炭用于ZHCs提供新的思路。     

不同改性处理玉米秸秆对氨氮吸附性能研究

对比了酸改性、碱改性和接枝共聚改性对玉米秸秆吸附氨氮性能的影响。结果表明,当初始氨氮质量浓度为200 mg/L时,玉米秸秆经酸改性、碱改性和接枝共聚改性的最大氨氮平衡吸附量分别达到23.4、26.4、33.8 mg/g,较未改性时分别提高55.0%、74.8%和123.8%,改性吸附效果为接枝共聚改性碱改性酸改性。玉米秸秆对氨氮的吸附过程可用Langmuir和Freundlich吸附等温模型描述,符合伪二级动力学方程。经过改性处理后△G降低,对氨氮的吸附变得更加容易。