聚乙烯与过渡金属介入对木质素热解过程中表面官能团演变的影响

木质素(LG)含氧量高,化学结构复杂,难于资源化利用。共混剂和催化剂的介入,能够强化LG分解,有效提高其利用效率,但具体机制尚待进一步剖析。本文基于原位红外手段,考察低密度聚乙烯(PE)和过渡金属(Ni、Fe、Mn)的添加对造纸黑液LG表面官能团演变的影响。研究结果显示,LG在200℃左右从C—C连接键开始逐渐分解(波数在2044 cm^-1处),而含氧表面官能团在500℃以后才开始减少(波数在1040～1645 cm^-1和3450～3600 cm^-1处的—OH、C—O、C—O—C和C＝O等)。PE的介入,在400℃左右即能开始促进LG含氧表面官能团的脱除,在500℃左右即能实现大部分含氧表面官能团的脱除。而Ni的添加,能够强化LG与PE之间的相互作用,使得LG中大部分含氧表面官能团在PE快速分解阶段(460℃左右)即脱除。另外,工艺参数,包括过渡金属种类、过渡金属浓度、LG与PE混合比例、升温速率等均对混合体系中LG和PE的相互作用存在不同程度的影响。本文从表面官能团变化的角度为LG的资源化利用提供了重要技术指导。     

两种生物炭对铅离子的吸附特性及其机制

为探索农林废弃物的资源化利用途径及对水体中重金属的处理应用,以花生壳和玉米芯为原料,于600℃下热解制备生物炭,就两种生物炭对Pb²⁺的吸附性能进行研究,利用等温吸附模型和吸附动力学模型研究了花生壳和玉米芯生物炭对Pb²⁺的吸附行为,分析了花生壳生物炭和玉米芯生物炭对Pb²⁺的吸附特性差异及其影响因素。同时,结合FTIR红外表征了生物炭吸附前后官能团的变化,探讨了两种生物炭吸附Pb²⁺的机制。结果表明：1)花生壳生物炭和玉米芯生物炭吸附Pb²⁺分别在480和360 min达到吸附平衡,理论最大吸附量分别为20.85、28.51 mg/g; 2)Langmuir-Freundlich模型能够很好地描述两种生物炭对Pb²⁺的等温吸附规律,表明吸附过程包括单分子层和多分子层的多相吸附;花生壳生物炭和玉米芯生物炭对Pb²⁺的吸附动力学均符合二级动力学模型,表明其对Pb²⁺的吸附主要是以化学吸附为主,Pb²⁺     

富Ca香菇菌渣基生物炭对含磷废水处理性能的研究

为了寻求食用菌菌渣合理的资源化利用途径和开发绿色、高效的除磷吸附剂，以香菇菌渣(mushroom residue， MR)为原料，将其在800、900和1000℃下碳化制备生物炭后用于含磷废水的处理(MR-800C、MR-900C和MR-1000C)。理化特性分析显示，该生物炭富含K、Na、Ca和Mg等矿物质，尤其是Ca，其含量高达4328.43~4919.38 mmol/kg。Ca在生物炭中主要以CaCO₃的形式存在，随着热解温度升高，部分被分解为CaO。另外，生物炭还具有较高的pH_pzc（11.86~12.04）、发达的孔隙结构(比表面积为167.56~223.80 m²/g)和丰富的表面官能团(如C\stackrel{}{̿}O、C\stackrel{}{̿}C、C—O、Ca—O等)。在磷的吸附过程中，生物炭对磷的吸附量服从MR-800C< MR-900C< MR-1000C，且均可被Langmuir吸附等温线模型和准二级动力学模型很好拟合，即该吸附过程为化学作用主导的单层吸附。MR-800C、MR-900C和MR-1000C对磷的理论最大吸附量分别为104.17、121.95和128.21 mg/g。静电作用、孔填塞、配位作用及CaO所引起的沉淀作用［形成CaHPO₄和Ca₅(PO₄)₃（OH）］在该过程中起着重要作用。结果表明，食用菌菌渣可被开发作为低廉、高效的除磷吸附材料。     

笋壳渣对阴阳离子染料的吸附特征及机制研究

为实现竹笋加工废弃笋壳（BSS）的综合利用,将笋壳逐级提取甾醇、木糖后产生的笋壳渣（BSSE）作为吸附材料,选用典型的阳离子染料亚甲基蓝（MB）和典型的阴离子染料酸性大红（AS）作为吸附质,研究BSSE对阳离子染料和阴离子染料的吸附特征及机制。结果表明：随着溶液初始pH的增大,BSSE对MB的去除率大体呈上升趋势,而对AS的去除率大体呈下降趋势;当MB溶液和AS溶液的初始质量浓度均为100 mg/L时,BSSE的最佳投加质量浓度为1.5 g/L,此时去除率分别可达99.5%和95.7%;BSSE吸附MB的过程较好地符合Freundlich和Elovich模型,吸附可自发进行,以化学吸附为主,物理吸附为辅;吸附AS的过程较好地符合Langmuir和Elovich模型,吸附可自发进行,以物理吸附为主,化学吸附为辅。     

竹笋壳纤维对模拟水中Cr(Ⅵ)和Ni(Ⅱ)吸附性能的研究

竹笋壳是在竹笋加工过程中产生量最大的固体废弃物之一，若处理不当会造成资源浪费和环境污染问题。通过逐级利用方式，将提取棕色素和膳食纤维后的竹笋壳纤维作为吸附剂（BFs）吸附Cr(Ⅵ)和Ni(Ⅱ)。利用SEM和FT-IR对BFs表观形貌和表面官能团等理化性质进行分析；考察投加量和初始pH对吸附效果的影响，并结合吸附动力学、吸附等温线和热力学模型对吸附过程和吸附机理进行探讨。研究结果表明，BFs表面粗糙多孔且含有丰富的-OH、-SO-、C-O等官能团。在投加量分别为4.0、2.0 g/L时，BFs对Cr(Ⅵ)和Ni(Ⅱ)的去除率分别可达98.8%和96.8%。准二级动力学模型和Sips模型能够更好地拟合BFs对Cr(Ⅵ)和Ni(Ⅱ)的吸附过程，表明该吸附反应过程主要受化学作用主导，且Cr(Ⅵ)和Ni(Ⅱ)的最大理论吸附量分别为10.58、29.70 mg/g。热力学分析显示，吸附过程ΔG小于0、ΔH为正值，说明BFs对Cr(Ⅵ)和Ni(Ⅱ)的吸附为自发的吸热反应。吸附机理分析表明，静电力吸附作用和氧化还原吸附作用在BFs吸附Cr(Ⅵ)时扮演重要作用，而Ni(Ⅱ)的吸附主要基于静电吸附作用、化...