改性生物炭吸附废水中Sb(V)的特性

为了更好地处理废水中的Sb(Ⅴ),利用三价铝和高锰酸钾对生物炭进行改性,并使用比表面积(BET法)分析、扫描电子显微镜(SEM)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)表征改性前后的生物炭。通过对生物炭投加量、反应时间、Sb(Ⅴ)初始浓度、pH值进行研究,拟合分析试验数据,探究3种生物炭的吸附特性与吸附机理。结果表明,25℃下,固液比为1 g∶400 mL,反应时间为4 h,pH值为2时,原炭(BC)、Al~(3+)改性的生物炭(Al-BC)和高锰酸钾改性生物炭(KMnO_4-BC)对Sb(Ⅴ)的最大吸附量分别为4.41、10.48、30.06 mg/g,三者吸附量均整体随pH值的增大而逐渐减小。3种生物炭等温吸附曲线符合Langmuir等温模型,BC和KMnO_4-BC吸附动力学过程遵循拟二级动力学方程,Al-BC吸附符合拟一级动力学方程。生物炭吸附过程为以物理吸附行为主的物理-化学复合过程。BET比表面积分析结果表明,Al-BC比表面积及总孔体积最大,KMnO_4-BC粒径较小且其表面附着的晶体提高其吸附能力。FTIR结果表明,改性前后生物炭表面官能团差别不大。     

沉积物不同组分对雌二醇(17β-E2)吸附性能研究

以长江口不同理化性质沉积物为研究基质,以雌二醇为研究对象,探讨沉积物中有机质、铁锰氧化物及矿物组分对沉积物理化性质及雌二醇(17β-E2)吸附的影响,对比分析不同pH值、盐度下不同组分沉积物对17β-E2的吸附性能。结果表明:有机质、铁锰氧化物含量影响沉积物比表面积,17β-E2吸附同时发生在沉积物表面孔隙及层间;不同组分沉积物对17β-E2的吸附量随时间呈线性快速增加趋势,直至吸附平衡;有机质迟滞沉积物对17β-E2的吸附过程,铁锰氧化物的影响相对较小。整体上,17β-E2在沉积物上的吸附量随pH值增加而下降,随盐度增加而增加。     

废弃豆渣派生多孔碳对橙黄G的吸附性能与机制

以天然生物质废弃物(豆渣)为原材料,以碳酸钾为活化剂,采用一步碳化活化法制备豆渣派生多孔碳(soybean residue-derived porous carbon,SPC)-K。随后通过控制变量法,系统研究吸附剂种类、初始浓度和温度、投加量和时间等因素对SPC-K吸附橙黄G效果的影响,并通过表征分析探讨相关的吸附机制。结果表明,经碳酸钾活化得到的SPC-K对橙黄G的吸附性能优于经磷酸处理得到的SPC-P和未经处理得到的SPC;SPC-K对橙黄G的吸附量随着橙黄G浓度的增大而增加,温度的升高有利于吸附的进行,25℃下SPC-K对橙黄G的吸附量最高可达1 606 mg/g;吸附率随着SPC-K投加量的增加而增大,吸附的最优pH值为3,吸附2 h后基本可以达到吸附平衡。利用扫描电镜(SEM)、比表面积(BET)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)对SPC-K吸附橙黄G前后的形貌结构进行表征,结果证实,SPC-K为具有片状结构的无定型多孔碳,比表面积为1 247.3 m~2/g,孔体积为0.75 cm~3/g,且表面含有羟基和羧基等含氧官能团,并提出SPC-K对橙黄G的主要吸附包括孔隙吸附和含氧官能团的化学吸附。     

灵芝菌糠对水中重金属Cu(Ⅱ)的吸附性能研究

通过改变投加量、pH、Cu(Ⅱ)浓度、吸附时长和温度等因素,研究灵芝菌糠对水中重金属Cu(Ⅱ)的吸附性能。结果表明,灵芝菌糠对水中重金属Cu(Ⅱ)具有较好的吸附性能,具有用于实际处理含Cu(Ⅱ)废水的应用前景。灵芝菌糠对Cu(Ⅱ)吸附的最佳条件是投加量30 g/L、pH=6、吸附时长90 min、温度35℃。吸附过程较符合Langmuir等温吸附模型。     

膨润土改性微囊藻基生物炭对Cr(Ⅵ)的吸附性能

针对高毒性含铬废水处理难、水华藻类资源化利用率低等问题,本研究拟制备膨润土改性微囊藻基生物炭(BMC),使用扫描电镜、X射线衍射和比表面积分析等方法对使用膨润土改性前后的微囊藻基生物炭的属性进行表征,研究初始pH、生物炭投加量对改性前后微囊藻基生物炭吸附Cr(Ⅵ)效果的影响,并对吸附过程进行动力学和等温模型拟合。结果表明,膨润土改性后微囊藻基生物炭表面官能团和阳离子交换容量均大幅增加,改性前后微囊藻基生物炭对Cr(Ⅵ)的吸附过程均符合准二级动力学模型和Langmuir等温模型;在pH=2、投加量为2 g/L的试验条件下,改性微囊藻基生物炭对Cr(Ⅵ)的饱和吸附容量达到10.87 mg/g,是改性前微囊藻基生物炭(MC)饱和吸附容量的3.94倍,微囊藻基生物炭改性后显著促进了对Cr(Ⅵ)的吸附;静电吸附和氧化还原作用是微囊藻基生物炭去除Cr(Ⅵ)的主要机制。本研究成果可为含铬废水处理提供新方法,并可为水华藻类的资源化利用提供新思路。     

高铁酸钾/高锰酸钾改性生物炭对Cd2+的吸附研究

为增强生物炭对Cd的吸附性能,以600℃制备的酒糟生物炭(BC)为原料,采用K_2FeO_4和KMnO_4氧化活化的方式制备改性生物炭,分别标记为BCFE和BCMN,采用全自动比表面积和孔隙度分析仪(BET)、电子显微镜-能谱仪(SEM-EDS)对改性前后酒糟生物炭的性质进行分析,并探究改性生物炭对Cd~(2+)的吸附效果。结果表明,添加K_2FeO_4和KMnO_4可有效地将Fe和Mn负载到生物炭上,分别在生物炭表面生成铁氧化物与锰氧化物。BCFE的总官能团含量分别是BC和BCMN的1.8倍和1.5倍,BCFE的含氧官能团与芳香性结构更为丰富。K_2FeO_4和KMnO_4改性显著提高了生物炭的比表面积,3种材料比表面积表现为:BCFE(2 302.0m~2·g-1)BCMN(521.3 m2·g-1)BC(245.9 m2·g-1)(P0.05),BCFE的比表面积分别是BC和BCMN的9.4倍和4.4倍。吸附试验结果显示,当达到吸附平衡时,3种材料对Cd~(2+)的吸附量大小表现为BCFE(7.46 mg·g-1)BCMN(5.61 m2·g-1)BC(1.46 m2·g-1)(P0.05)。3种生物炭对Cd~(2+)的吸附动力学模型均符合准二级动力学模型,吸附速率由快至慢排序为:BCFEBCMNBC;吸附等温模型均符合Langmuir模型,吸附过程为单分子层吸附,最大吸附量(Qm)表现为:BCFEBCMNBC。因此,K_2FeO_4和KMnO_4改性处理显著改善了生物炭的结构,提高了对Cd的吸附能力,且K_2FeO_4改性效果明显优于KMnO_4。可见,经K_2FeO_4改性的生物炭具有较好的吸附潜力,可作为Cd废水处理的有效材料。     

铁锰复合氧化物对铅离子的吸附特征及影响因素研究

采用等温吸附法研究了Pb2 在铁锰复合氧化物上的吸附特征,溶液pH 值、离子强度、温度对吸附过程的 影响及反应的热力学特征.研究结果表明,铁锰复合氧化物对Pb2 具有较强的吸附能力,吸附率最大可达 97.56%;等温吸附以Langmuir方程拟合效果最佳,Freundlich方程次之.在相同离子强度、温度条件下,pH 值在 4.0~8.0范围内,随着pH 值的升高,铁锰复合氧化物对Pb2 最大吸附量Qmax增大,吸附力常数K亦呈增加的趋 势.在相同pH 值和温度下,当离子强度从0增加为0.01mol/L时,铁锰复合氧化物对Pb2 吸附量增加;但当离 子强度从0.01mol/L上升为0.1mol/L时,其对Pb2 的吸附量呈减小的趋势.热力学试验表明,随着温度的升 高,Pb2 在铁锰复合氧化物上的吸附量减少,反应是自发进行的放热反应,较低温度有利于反应进行.     

壳聚糖交联改性荔枝皮小球对Cr（Ⅵ）的吸附研究…

以NaOH改性的荔枝皮和壳聚糖为原料,在适当的吸附时间、搅拌速率和pH条件下,采用滴加成球的方法制备一种新型的重金属吸附剂——壳聚糖交联改性荔枝皮小球。通过其对Cr(Ⅵ)的吸附试验,研究了Cr(Ⅵ)溶液初始浓度、初始pH、吸附时间、壳聚糖交联改性荔枝皮小球的投加量对吸附量的影响;通过吸附动力学、吸附等温线、扫描电镜和红外光谱研究其吸附机理。结果表明:(1)壳聚糖交联改性荔枝皮小球对Cr(Ⅵ)的吸附最佳条件为:初始浓度为120 mg/L,初始pH值为1,吸附溶液体积与壳聚糖交联改性荔枝皮小球投加量的比是100 m L∶0.2 g,吸附时间为240 min。(2)通过吸附动力学研究,发现其符合准二级动力学模型,基本符合准一级动力学模型。(3)通过吸附等温线研究,发现其符合Langmuir等温吸附模型,属于单分子层,在室温下,最大的吸附量可达到108.7 mg/g。(4)扫描电镜结果显示壳聚糖交联改性荔枝皮小球吸附前比吸附后表面粗糙,孔隙多。(5)通过红外光谱分析得出,壳聚糖交联改性荔枝皮小球中含有壳聚糖与改性荔枝皮中绝大多数的官能团,起主要吸附作用的官能团是羟基和酰胺基。     

锰氧化菌及其生物锰氧化物在环境污染修复中的应用研究进展

目前,重金属和有毒有机污染物的环境污染受到社会广泛的关注。已有的研究表明,环境中广泛存在的锰氧化菌能修复环境中的Mn(Ⅱ)污染及生产锰氧化物（简称生物锰氧化物）;生物锰氧化物较化学合成氧化锰矿物结晶弱,粒径小,Mn价态高,结构中八面体空穴多,比表面积大,具有比化学合成锰氧化物更强的吸附、氧化和光还原溶解特性;生物锰氧化物能吸附Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)、Co(Ⅲ)、Cd(Ⅱ)、Hg(Ⅱ) 等多种重金属,氧化Co(Ⅱ)、 As(Ⅲ)、Cr(Ⅲ)、 U(Ⅳ)、 Ce(Ⅲ)等低价重金属离子,降解乙炔基雌二醇等有机污染物,是具有广泛应用前景的环境材料。     

棉花秸秆生物炭对重金属Pb(Ⅱ)的吸附性能研究

以南疆农业废弃物棉花秸秆为原料,采用限氧控温裂解法制备不同温度(200、400和600℃)下的棉花秸秆生物质炭(CSBC200、CSBC400和CSBC600),研究棉花秸秆生物质炭对重金属Pb(Ⅱ)的吸附性能及影响因素,探讨pH、温度、初始浓度和吸附剂投加量对棉花秸秆生物炭吸附Pb(Ⅱ)的影响。研究结果表明:随着热解温度的升高生物炭的pH、比表面积及芳香性增强;不同热解温度制备的棉花秸秆生物炭对Pb(Ⅱ)的快速吸附过程发生在2 h内,吸附在10 h以后逐渐达到平衡状态,准二级动力学吸附模型能较好地描述棉花秸秆生物炭对Pb(Ⅱ)的动力学吸附过程;不同热解温度制备的棉花秸秆生物炭对Pb(Ⅱ)的吸附能力不同CSBC600 CSBC400 CSBC200,且CSBC600远高于其他;CSBC400和CSBC600的吸附过程更符合Freundlich模型,吸附体系既有物理吸附又有化学吸附;棉花秸秆生物炭对Pb(Ⅱ)的吸附最佳pH为5. 00,其饱和吸附量随着体系温度的升高而增加,吸附是自发进行的吸热过程,溶液体系温度升高更有利于吸附的进行。     

高低硅秸秆生物炭的表征及对Cd2+的吸附特性与机理

采用野生型水稻(WT,高硅)和硅缺失突变体水稻(lsi1,低硅)秸秆为原材料制备成300、500、700℃3种温度生物炭,探究高低硅秸秆生物炭对Cd²⁺的吸附特性及作用机制。野生型和突变型水稻秸秆原料总硅含量分别为17.88%和7.42%,制备出的高硅生物炭相对于低硅生物炭具有较高的硅含量、较大的比表面积和孔径。通过元素分析、电镜能谱扫描分析(SEM-EDS)、傅里叶红外光谱分析(FTIR)以及比表面积分析(BET-N₂)等对两种生物炭进行分析,结果表明随温度上升两类生物炭均表现出产率下降、pH增大、比表面积上升,高低硅生物炭均能在471、788、1 090 cm^-1波峰处观察到Si-O-Si键。吸附实验表明,高低硅生物炭均在pH为6、固液比为1 g·L^-1时对水溶液中Cd²⁺吸附效果最佳。吸附动力学模型结果表明,高低硅生物炭的吸附动力学过程均符合准二级动力学模型(R²>0.9),说明该过程以化学吸附为主。通过Langmuir和Freundlich模...     

蜂巢石改性及其对Cr~(6+)的静态吸附试验研究

以酸改性蜂巢石为吸附材料,对Cr~(6+)进行吸附试验,探索含铬废水处理新技术、新方法和新工艺。设置不同试验条件,采用硫酸对蜂巢石进行改性处理,然后对改性后的蜂巢石做BET比表面积测定,发现H2SO4浓度为0.5mol/L、改性时间为30min、温度为35℃时改性条件最佳,改性效果最好。选取比表面积最大的改性蜂巢石和未改性的蜂巢石做SEM和XRD,观察酸改性前后蜂巢石表面结构和孔隙率的变化,结果显示酸改性后蜂巢石表面变得粗糙蓬松,表面积增大,晶化程度提高,吸附条件变好。使用改性蜂巢石对含铬废水进行静态吸附试验,结果表明,改性蜂巢石投加量和溶液的pH值是影响吸附效果的重要因素。当溶液pH值为2、蜂巢石投加量为0.5g、Cr~(6+)初始浓度为5mg/L时,Cr~(6+)的去除率达到99.61%,此时吸附效果最佳。     

层迭灵芝子实体及制备碳对Pb(Ⅱ)的生物吸附特性研究

以层迭灵芝子实体及其制备碳作为吸附材料,研究起始吸附剂用量、初始pH、反应时间、初始浓度对层迭灵芝及其制备碳吸附Pb(Ⅱ)的影响及吸附特性。结果表明:层迭灵芝子实体(C0)吸附Pb(Ⅱ)的最佳固液比4 g/L,而其制备碳(C400)的最佳固液比0.8 g/L,最适pH为7,最佳吸附时间为480 min,最大去除率分别为97.72%和97.60%;Langmuir和Freundlich等温吸附平衡模型均能较好的拟合C0及C400吸附Pb(Ⅱ)的吸附过程,其最大吸附量分别为90.90 mg/g和163.93 mg/g;动力学模型拟合可知,C0及C400对Pb(Ⅱ)的生物吸附过程均符合准二级动力学模型,C0对Pb(Ⅱ)的吸附速率高于C400,但C400的吸附能力高于C0。     

铝锰复合氧化物负载锯末对氟的吸附效能研究

【目的】研究铝锰复合氧化物负载锯末对F~-的吸附效果,为促进农业废弃物的资源化利用提供参考。【方法】通过氧化还原-共沉淀法制备铝锰复合氧化物负载锯末(AMOCS),采用静态吸附试验和动态吸附试验批处理法,探究AMOCS去除F~-的吸附动力学和吸附等温线特征,并讨论pH(3～10)和共存阴离子(Cl~-,CO_3~(2-),SO_4~(2-),SiO_3~(2-),PO_4~(3-))对F~-吸附效果的影响。【结果】当AMOCS投加量为0.3～3g/L时,F~-去除率随着AMOCS投加量的增加而升高;当AMOCS投加量高于3g/L后,继续增大AMOCS投加量,F~-去除率增加幅度不明显。AMOCS对F~-的吸附过程可用Langmuir等温线方程拟合,且拟合结果显示,AMOCS对F~-的最大吸附量可达35.698mg/g。AMOCS吸附F~-的适宜pH为5～8,pH5和pH8时,F~-吸附均会受到明显抑制。CO_3~(2-)、Cl~-对AMOCS吸附F~-没有明显的抑制作用,而SO_4~(2-)、PO_4~(3-)、SiO_3~(2-)对AMOCS吸附F~-的抑制作用较强,且抑制作用随阴离子浓度的升高而加剧。动态吸附试验中,吸附柱的穿透时间和吸附剂饱和时穿透时间均随着空床接触时间的增加而增大。【结论】与锯末相比,AMOCS对F~-的吸附作用有明显提高。     

有机肥腐殖酸对Pb2+的吸附性能

提取以羊粪为原料发酵腐熟的有机肥腐殖酸,研究投加量、溶液pH值对其吸附Pb2+的影响,同时运用准一级、准二级和Elovich吸附动力学模型对数据进行拟合,通过Langmuir和Freundlich方程对等温吸附过程进行拟合.结果表明:有机肥腐殖酸对Pb2+的饱和吸附时间为30 min,最佳的投加量为0.3 g,pH值为6,吸附率达93.39％,理论最大吸附量为36.232 mg/g.准二级动力学吸附方程能够更好地描述有机肥腐殖酸对Pb2+的吸附过程,Langmuir模型能更加准确地反映吸附过程;同时,随着温度的升高有机肥腐殖酸对Pb2+的吸附量也随之增加,说明吸附过程以物理吸附为主.     

改性小麦秸秆生物炭对水中Cr(Ⅵ)的吸附性能

以小麦秸秆为原料,通过高温热解和硝酸改性得到小麦秸秆生物炭吸附材料,将其应用于水中重金属六价铬[Cr(Ⅵ)]的处理,研究改性时间、溶液初始pH值、投加量对吸附效果的影响,并采用Freundlich和Langmuir等温吸附方程对等温吸附过程进行拟合。扫描电子显微镜(scanning electron microscope,简称SEM)表征结果表明,采用硝酸改性后的小麦秸秆生物炭内部结构舒展,孔隙丰富,具有更大的吸附空间,更有利于材料对Cr(Ⅵ)的吸附作用。批量处理吸附试验结果表明,对于50 mL浓度为100 mg/L的含Cr(Ⅵ)废水,改性小麦秸秆生物炭的最佳吸附条件为pH值3、吸附剂用量0.6 g、吸附时间12 h。等温吸附试验结果表明,吸附过程更符合Freundlich模式,最大吸附量可达到41.938 mg/g。     

玉米衣对水溶液中重金属Pb(Ⅱ)的吸附研究

以农业废弃物玉米(Zea mays L.)衣为吸附剂,研究其对水溶液中Pb(Ⅱ)的吸附作用,采用扫描电镜、红外光谱仪等对玉米衣的表面多孔性、吸附作用基团进行分析,并探究玉米衣的最佳吸附条件、吸附等温线、动力学模型。结果表明,当溶液Pb(Ⅱ)浓度为20 mg/L,p H为6.0,吸附剂投加量为0.10 g时,吸附率最高,达到94.77%;玉米衣对Pb(Ⅱ)的吸附动力学符合准二级动力学方程,以化学吸附为主;其吸附等温线符合Langmuir模型,为单分子层吸附;扫描电镜结果表明玉米衣表面覆盖大量绒毛,断裂形成小孔,有利于增加比表面积;红外光谱分析表明吸附过程中起主要作用的官能团有羧基、羟基等;当溶液中含有Ca2+、Mg2+等阳离子时,一定程度影响Pb(Ⅱ)的吸附。利用0.2 mol/L HCl解吸9.5 h解吸效果更好,其解吸率可达到48%。在众多吸附剂中,玉米衣最大吸附量可达32.468 mg/g,处于较好的吸附水平,因此,利用玉米衣作为吸附剂去除溶液中Pb(Ⅱ)具有潜在的应用前景。     

活性污泥在处理垃圾渗滤液Cr(Ⅵ)中的应用

以活性污泥为材料吸附处理垃圾渗滤液中的Cr(Ⅵ),研究溶液pH值、活性污泥投加量、吸附时间、温度和转速等因素对吸附效果的影响.结果表明,选取pH值为7、活性污泥投加量为15g、吸附平衡时间为20 min、吸附温度为25℃、转速为100 r·min-1具有最佳的吸附效果,在此条件下,Cr(Ⅵ)的吸附率可达65%.     

壳聚糖、铁锰改性稻壳生物炭的表征及其Cd2+吸附性能研究

为改善稻壳炭对Cd²⁺的吸附能力，分别选用壳聚糖、硝酸铁与高锰酸钾对稻壳生物炭进行改性，成功制备了壳聚糖改性稻壳炭（C-BC）和铁锰改性稻壳炭（FM-BC），表征了各稻壳炭的基础理化性质，包括比表面积分析（BET）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线衍射表征（XRD），进行了动力学吸附实验和等温吸附实验，并在不同pH和投加量条件下，研究了改性生物炭对Cd²⁺的吸附量和去除率。结果表明：两种改性方式均减小了稻壳炭的比表面积和总孔隙体积； FM-BC含有Mn-O、Fe-O的特征官能团，此外改性前后稻壳炭的官能团类型基本不变；两种改性方式均使稻壳炭产生了对应的晶体结构变化。两种改性炭对Cd²⁺动力学吸附特征均符合准二级动力学模型，颗粒内扩散模型均分为3个阶段，对Cd²⁺等温吸附特征均符合Langmuir模型； C-BC和FM-BC的最大吸附量分别为25.51 mg·g^-1和16.25 mg·g^-1，是BC （14.97 mg·g^-1）的1.7倍和1.08倍。随着溶液pH增加，C-BC和FMBC的吸附量和去除率逐渐增加，且始终高于BC；随着投加量的增加，C-BC和FM-BC的Cd²⁺去除率逐渐增加，而吸附量逐渐降低。两种改性方式均能够在一定程度上提高稻壳炭对Cd²⁺的吸附能力，均以单分子层化学吸附占主导，C-BC的最大吸附量明显高于FM-BC，适度调整溶液pH和投加量可改善改性稻壳炭的Cd²⁺吸附效果。     

玉米秸秆生物炭处理含铜废水效果研究

在环境监测过程中,水污染问题一直备受关注。该文以农业生产中产生的废弃物玉米秸秆为原料,采用限氧控温炭化法制得生物炭,研究其吸附废水中铜离子的性能,考察了生物炭投加量、振荡时间、铜离子初始浓度、以及初始pH值对吸附效果的影响,并作正交实验。实验结果表明:出玉米秸秆生物质炭吸附去除废水中铜离子是可行的;正交试验得出玉米秸秆生物炭吸附铜离子的影响因素大小为振荡时间pH初始浓度投加量,最佳水平组合为振荡时间为3h、投加量为0.6g、铜离子初始浓度为10mg/L、pH为6.3,去除率可达95.5%。