微波加热硝酸氧化改性稻壳基生物质炭对Pb(Ⅱ)和亚甲基蓝的吸附作用

通过研究四种改性生物质炭吸附重金属离子Pb(Ⅱ)和阳离子型染料亚甲基蓝的动力学效应、等温吸附效应、溶液初始pH效应和共吸附效应,探讨微波辅助加热在生物质炭氧化改性中的作用。结果表明,改性稻壳基生物质炭能够有效吸附Pb(Ⅱ)和亚甲基蓝,吸附容量显著高于初始生物质炭。Langmuir方程和Freundlich方程能很好地拟合改性稻壳基生物质炭吸附Pb(Ⅱ)和亚甲基蓝的等温数据(R20.90)。改性生物质炭吸附Pb(Ⅱ)和亚甲基蓝的动力学研究显示,改性稻壳基生物质炭对Pb(Ⅱ)和亚甲基蓝的吸附主要发生在前2 h内,吸附过程符合伪二级动力学模型。随着溶液中pH的增大,Pb(Ⅱ)的去除率迅速增加,并在pH6时达到最大,亚甲基蓝的去除率在实验pH范围内也随pH缓慢上升,在pH为8~9时达到最大并逐渐趋于平衡。Pb(Ⅱ)和亚甲基蓝的共吸附效应表明,随着摩尔比值[MB/Pb(Ⅱ)]的增大,亚甲基蓝抑制了改性稻壳基生物质炭对Pb(Ⅱ)的吸附。微波加热硝酸氧化改性显著提高600℃热裂解生物质炭对Pb(Ⅱ)的吸附性能和300℃热裂解生物质炭对亚甲基蓝的吸附性能。     

山核桃、苔藓和松针基生物质炭对亚甲基蓝及刚果红的吸附性能研究

在600 ℃和无氧条件下热裂解制备山核桃木、苔藓和松针三种生物质炭,用于研究三种生物质炭吸附阴离子型染料刚果红及阳离子型染料亚甲基蓝的pH效应、吸附等温线和吸附动力学效应。结果表明,碱性条件下三种生物质炭对亚甲基蓝表现出较好的吸附绩效,而酸性条件更利于三种生物质炭对刚果红的吸附。染料的初始浓度效应研究表明,生物质炭能有效吸附亚甲基蓝、刚果红,且吸附等温线能较好地符合Freundlich方程。三种生物质炭对刚果红吸附容量均比对亚甲基蓝吸附容量高。三种生物质炭对亚甲基蓝和刚果红的吸附主要发生在1 h内,然后缓慢增加,经6 h左右达到吸附平衡,吸附过程均符合伪二级动力学模型。颗粒内扩散模型拟合结果表明,颗粒内扩散阶段是限制吸附速率的主要阶段。     

新疆南疆典型农业残余物生物炭制备及其对亚甲基蓝的吸附研究

本研究以新疆南疆地区典型农业残余物玉米秆、棉秆、枣枝以及核桃壳为原料，通过高温热解法制备生物炭，对比其吸附亚甲基蓝特性的差异。运用X射线衍射光谱(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等方法表征分析生物炭物理结构及化学成分，通过动力学及热力学分析研究生物炭的吸附过程，同时考察pH值、生物炭用量以及温度对其吸附特性的影响。结果表明以棉秆为原料制备的生物炭，二级动力学拟合度高，孔隙结构稳定，含氧官能团丰富；热力学分析中K_F=1.966 2，在四种生物炭中吸附力最强；在环境pH大于7、吸附温度为35℃时对阳离子具有良好的物理及化学吸附性能。     

还原剂改性生物炭吸附亚甲基蓝的动力学

选用还原剂改性生物炭,以亚甲基蓝为目标污染物,试验研究还原剂改性生物炭吸附亚甲基蓝的动力学行为。结果表明,亚甲基蓝在小麦秸秆生物炭上的吸附速率快,亚甲基蓝的吸附去除大部分发生在反应的初始60 min内,准二级动力学、Elovich和双常数动力学模型能对试验数据进行较好的非线性拟合。吸附可能为化学吸附,并伴随有显著的扩散速率机制。当p H值为9时,还原剂改性小麦秸秆生物炭对亚甲基蓝的去除率最高。Na2SO3改性、Fe SO4改性小麦秸秆生物炭对亚甲基蓝的去除率分别达到79.92%、63.94%。     

糠醛渣对亚甲基蓝的吸附性能和机理

研究了糠醛渣对亚甲基蓝的吸附性能和机理,探讨了吸附时间、溶液初始质量浓度、吸附剂用量、吸附剂粒度及溶液初始pH值对亚甲基蓝去除率的影响。结果表明,在25℃、pH值为8的条件下,糠醛渣投加量为1g,反应时间为90min时,糠醛渣对亚甲基蓝的去除率为97.96%。对试验数据运用相关数学模型拟合,显示吸附过程动力学更适合二级吸附动力学模型。     

改性亚麻负载纳米铁对亚甲基蓝的吸附特性

以亚麻负载纳米铁作为吸附剂,用果胶与十二烷基苯磺酸钠作改性剂,应用于去除模拟废水中的亚甲基蓝。探讨十二烷基苯磺酸钠的浓度大小、搅拌时间、改性吸附剂用量、吸附温度、吸附时间、亚甲基蓝溶液的初始浓度及pH值对色度去除率的影响;并从热力学和动力学角度探讨吸附作用机制,用傅立叶红外变换光谱仪分析改性前后的结构变化。结果表明,改性吸附剂吸附亚甲基蓝溶液遵循准二级反应动力学模型,平衡浓度对吸附量的影响符合Langmuir吸附模型,以化学吸附为主。     

丝光改性竹笋皮对亚甲基蓝的吸附研究

采用竹笋皮和丝光改性竹笋皮为吸附材料,研究了二者对亚甲基蓝的吸附行为,评价二者对亚甲基蓝的吸附去除性能。采用扫描电镜、红外光谱和比表面积等方法对2种材料的形貌和结构进行表征;采用静态吸附法,以紫外-可见分光光度法为检测手段,探讨了pH值、反应时间、添加量以及亚甲基蓝初始浓度等因素对亚甲基蓝吸附能力的影响;采用Langmuir吸附等温模型对其进行热力学模拟研究,Lagergren准一级动力学方程和Ho准二级动力学方程对其进行动力学模拟研究。结果表明:1)与竹笋皮相比,丝光竹笋皮更易形成分子内氢键;表面含有大量紧密排列的孔隙和不规则的沟槽;比表面积为1.516 m2·g-1,高于未改性竹笋皮比表面积(1.425 m2·g-1)。2)在低酸度时亚甲基蓝基本不被吸附;当pH值从3增至8时,吸附量不断增大;当pH值达到8以后,吸附量达到最大且保持平衡。3)随着溶液中亚甲基蓝初始浓度的增加,到达平衡时丝光改性竹笋皮对亚甲基蓝的饱和吸附量先是急剧增加,然后保持不变。4)当亚甲基蓝质量浓度仅为5 mg·L-1时,30 min就可达到吸附平衡,当亚甲基蓝质量浓度升至50和100 mg·L-1时,则需要60 min才可到达吸附平衡。5)对于初始质量浓度为100 mg·L-1的亚甲基蓝溶液,100 mg的丝光改性竹笋皮即可达到定量吸附。丝光改性竹笋皮对亚甲基蓝的吸附动力学和热力学分别符合准二级吸附模型和Langmuir等温吸附模型。在pH 8、反应时间为60 min、材料用量为10 mg以及亚甲基蓝初始质量浓度为100 mg·L-1时丝光改性竹笋皮对亚甲基蓝的最大吸附容量可达25 mg·g-1,可有效去除水中亚甲基蓝。     

丝光改性竹笋皮对亚甲基蓝的吸附研究

采用竹笋皮和丝光改性竹笋皮为吸附材料,研究了二者对亚甲基蓝的吸附行为,评价二者对亚甲基蓝的吸附去除性能。采用扫描电镜、红外光谱和比表面积等方法对2种材料的形貌和结构进行表征;采用静态吸附法,以紫外-可见分光光度法为检测手段,探讨了pH值、反应时间、添加量以及亚甲基蓝初始浓度等因素对亚甲基蓝吸附能力的影响;采用Langmuir吸附等温模型对其进行热力学模拟研究,Lagergren准一级动力学方程和Ho准二级动力学方程对其进行动力学模拟研究。结果表明:1)与竹笋皮相比,丝光竹笋皮更易形成分子内氢键;表面含有大量紧密排列的孔隙和不规则的沟槽;比表面积为1.516 m2·g-1,高于未改性竹笋皮比表面积(1.425 m2·g-1)。2)在低酸度时亚甲基蓝基本不被吸附;当pH值从3增至8时,吸附量不断增大;当pH值达到8以后,吸附量达到最大且保持平衡。3)随着溶液中亚甲基蓝初始浓度的增加,到达平衡时丝光改性竹笋皮对亚甲基蓝的饱和吸附量先是急剧增加,然后保持不变。4)当亚甲基蓝质量浓度仅为5 mg·L-1时,30 min就可达到吸附平衡,当亚甲基蓝质量浓度升至50和100 mg·L-1时,则需要60 min才可到达吸附平衡。5)对于初始质量浓度为100 mg·L-1的亚甲基蓝溶液,100 mg的丝光改性竹笋皮即可达到定量吸附。丝光改性竹笋皮对亚甲基蓝的吸附动力学和热力学分别符合准二级吸附模型和Langmuir等温吸附模型。在pH 8、反应时间为60 min、材料用量为10 mg以及亚甲基蓝初始质量浓度为100 mg·L-1时丝光改性竹笋皮对亚甲基蓝的最大吸附容量可达25 mg·g-1,可有效去除水中亚甲基蓝。     

不同生物炭对氮的吸附性能

为探究不同类型生物炭对氮的吸附性能,寻求最佳的氮素吸附材料,本文选择稻壳炭、山核桃壳炭和竹炭作为吸附剂,开展不同pH环境、反应时间、初始浓度及生物炭添加量条件下的吸附实验,研究生物炭对硝酸铵溶液中氮的最佳吸附条件,并对结果进行等温吸附拟合与吸附动力学研究。结果表明:3种生物炭对硝酸铵溶液中的氮均有一定的吸附效果,且pH环境、反应时间、初始浓度及生物炭添加量均影响生物炭对氮的吸附量。生物炭添加量为0.05 g时,在pH环境为9、吸附时间为3 h、初始浓度为100 mg·L-1的条件下,平衡吸附量达到最大,稻壳炭、山核桃壳炭和竹炭在此条件下的最大吸附量分别为23.79、13.00 mg·g~(-1)和17.60 mg·g~(-1),表明稻壳炭对氮的吸附效果最佳;Langmuir方程能更好地拟合3种生物炭对氮的等温吸附过程,表明生物炭对氮的吸附主要是单分子层吸附;准二级动力学模型能更好地描述3种生物炭吸附氮的动力学过程,表明生物炭对氮的吸附为化学吸附。综上说明,稻壳炭在最佳吸附条件下可吸附较多氮素,有望作为一种良好的吸附剂应用于土壤和水体氮素污染治理。     

花生壳生物炭对硝态氮的吸附机制研究

以花生壳为原料,300℃热解条件下制得生物炭。通过批量平衡吸附试验,结合吸附前后FTIR、XPS图谱表征分析探索硝态氮(NO-3-N)在生物炭表面的吸附机制。结果表明,生物炭对NO-3-N的吸附显著受溶液pH值影响,当pH6时有利于吸附的进行。随溶液初始NO-3-N浓度增加,生物炭对其吸附量逐渐增加,在初始浓度800 mg·L-1的吸附体系中,最大吸附量达40 mg·g-1,Freundlich方程可较好地拟合(R2=0.975)生物炭对NO-3-N等温吸附过程,吸附为非均一的多分子层吸附;生物炭对NO-3-N的吸附可在30 min达到平衡,伪二级动力学方程能够较好地描述吸附动力学过程,表明吸附以化学吸附为主。FTIR、XPS图谱分析表明,生物炭表面分布的羟基(-OH)、芳香环羰基(-C=O)及脂肪族醚类(-O-)等官能团参与了吸附过程,且与之相连的C原子结合能均增加。结合生物炭表面金属离子分布状况,综合分析认为,通过氢键形成和金属桥键作用是生物炭对NO-3-N吸附的主要机制。     

刺桐生物炭对水中氨氮和磷的吸附

本研究以园林绿化废弃物刺桐为原料,在不同的热解温度下（300、500、700 ℃）制备生物炭,用动力学方程和等温吸附方程分别拟合生物炭对氨氮和磷的吸附性能。等温吸附方程拟合结果表明：生物炭对水中氨氮和磷的吸附量均随着氨氮和磷的初始浓度的增加而增大,且均能较好地拟合Langmuir吸附方程,且BC500吸附效果最好;动力学方程拟合结果表明：不同热解温度下得到的生物炭对氨氮和磷的吸附速率较快的过程分别发生在最初的300 min和60 min内,且均能较好地拟合准二级动力学方程;此外,生物炭对不同初始pH下对氨氮和磷溶液的吸附效果分别为pH7 > pH11 > pH3和pH11 > pH7 > pH3。     

生物炭对Cu2＋的吸附特性及其影响因素

[目的]研究生物炭对溶液中Cu2＋的吸附特性及其影响因素。[方法]采用玉米秸在不同温度（200、350、700℃）下制备的生物炭（BC200、BC350、BC700）吸附Cu2＋,探讨在不同初始浓度、吸附时间、pH、Zn2＋强度条件下对Cu2＋的吸附特性。[结果]随着热解温度的升高,生物炭的pH和灰分含量增加。BC350具有最大的CEC和有机碳含量。3种生物炭对Cu2＋的吸附能力大小为：BC350〉BC700〉BC200;拟合得到的BC200、BC350、BC700的最大吸附量分别为17．1、30．6、27．2mg／g。可以用准一级动力学模型较好地描述吸附动力学结果,BC200、BC350、BC700拟合得到的平衡吸附量与实测值接近。生物炭的铜吸附量随着溶液初始pH的增加而增大;较高的陪伴Zn2＋浓度可以显著降低生物炭对Cu2＋的吸附。[结论]该研究可为生物炭在环境科学中合理应用提供科学依据。     

甘蔗滤泥吸附亚甲基蓝性能研究

【目的】研究甘蔗滤泥对亚甲基蓝的吸附性能,考察溶液pH、不同初始浓度、吸附时间、温度等条件对吸附效果的影响。【方法】采用静态吸附法探究甘蔗滤泥吸附亚甲基蓝的吸附性能,应用准一级、准二级动力学方程和颗粒扩散方程模拟甘蔗滤泥吸附亚甲基蓝的动力学行为。利用Langmuir和Freundlich方程模拟其吸附过程热力学行为。【结果】最佳条件:甘蔗滤泥投加量为14 g/L、pH为5、温度为303 K、时间为40 min,亚甲基蓝的去除率为98%。准二级动力学方程、Freundlich方程更适合描述此吸附过程。【结论】甘蔗滤泥吸附亚甲基蓝是可行的,该过程很容易进行。     

不同原料生物炭对铵态氮的吸附性能研究

为探讨不同原料生物炭对铵态氮吸附量及吸附机制,以花生壳、玉米秆、杨木屑和竹屑为原料,在500℃下充N_2保护热解制备生物炭,通过电镜扫面图(SEM)与傅立叶红外光谱图(FTIR)表征NH_4~+-N在生物炭表面的吸附特征,结合批量平衡吸附试验,对比研究不同原料生物炭对NH_4~+-N的吸附性能。结果表明:吸附后生物炭表面附着颗粒或粉末物质,孔隙被填充,表面变得较为平坦。四种生物炭表面分布的-OH、-C=O、-C-O,以及花生壳生物炭与玉米秆生物炭表面的-CH_3、-CH_2、-O-参与了吸附;Langmuir方程可以较好地拟合四种生物炭对NH_4~+-N的等温吸附;吸附均在50 min内达到平衡,伪二级动力学方程均可以较好地描述生物炭对NH_4~+-N的动力学吸附过程;在溶液pH=7.00条件下,初始浓度为800 mg·L~(-1)的体系中,四种生物炭对NH_4~+-N的最大吸附量为9.5~15 mg·g~(-1),吸附能力大小为花生壳生物炭玉米秆生物炭竹屑生物炭杨木屑生物炭。研究表明,生物炭表面含氧官能团对吸附NH_4~+-N起到决定性作用,吸附为单分子层吸附,且由快速反应所控制,四种生物炭中吸附性最好的是花生壳生物炭。     

不同热解温度生物炭对Pb(Ⅱ)的吸附研究

以稻壳(RH)和棉花秸秆(CS)为原料,在300、400、500、600、700℃下制备了生物炭,研究不同添加量、不同初始pH、吸附时间对生物炭吸附水溶液中Pb~(2+)的影响。结果表明:生物炭添加量越大对Pb~(2+)的去除效果越好;热解温度越高,达到同样去除效果所需生物炭的量越少;吸附效果与溶液的pH呈正相关,pH在4~7的范围内,高温生物炭去除Pb~(2+)的效果更好。生物炭对Pb~(2+)的吸附更符合拟二级动力学模型(R~2≥0.992),热解温度越高,吸附速率越快,同时中温(500℃)和高温(600、700℃)生物炭对Pb~(2+)的平衡吸附量不低于49.0 mg·g~(-1)。制备稻壳和棉花秸秆生物炭较合适的温度是500℃。     

活性污泥对四环素类抗生素的吸附特性研究

采用间歇吸附实验,研究了活性污泥对3种四环素类抗生素的吸附特性,探讨了吸附初始浓度、温度和溶液pH对吸附的影响。结果表明,当起始浓度为1～2 mg/L、pH为6、温度为25℃、污泥量为0.1 g时,盐酸四环素(TC)、盐酸土霉素(OTC)和盐酸金霉素(CTC)的吸附平衡时间分别为120、90和90 min。假二级动力学较假一级动力学能更好地模拟3种四环素类抗生素的吸附动力学,模型中TC、OTC和CTC的吸附容量qeq(mg/g)值分别为1.638、1.548和1.325,二级吸附速率常数k2[×103g/(mg.min)]值分别为65.52,66.70和67.28。等温线模拟结果表明,Freundlich方程较Langmuir方程能更好地模拟等温吸附过程,TC,OTC和CTC吸附方程分别为qeq=8.485c1/0.915,qeq=8.170c1/1.063和qeq=7.573c1/1.076。活性污泥吸附3种四环素类抗生素的最优pH和温度分别为6.0和25℃,吸附容量随初始浓度的增加而增加,但达到吸附平衡的时间延长且平衡浓度上升。研究亮点:抗生素类污染物作为一种对人类和环境有潜在危险的微污染物直到最近才被引起重视,而常规的污水处理厂也不能很好地去除这类污染物。通过活性污泥对3种四环素类抗生素进行吸附研究,为将来进一步研究抗生素在污水处理工艺中的迁移转化提供参考。     

水稻秸秆生物炭和猪粪生物炭对镉的吸附性能

以猪粪和水稻秸秆为原料,在300 ℃和600 ℃的条件下制备生物炭,研究其对Cd²⁺的吸附性能,分析溶液初始pH值、吸附时间和Cd²⁺浓度对吸附的影响。结果表明:溶液初始pH值对生物炭吸附Cd²⁺有影响,当pH值从2.0升高至7.0时,生物炭对Cd²⁺的吸附量表现为先升高后趋于稳定。生物炭对Cd²⁺的吸附过程可以用准二级动力学方程较好地拟合(R²>0.99)。水稻秸秆生物炭对Cd²⁺的吸附约4 h达到平衡,而猪粪生物炭吸附对Cd²⁺的吸附约6 h达到平衡。生物炭对Cd²⁺的等温吸附过程可用Langmuir方程较好地拟合(R²>0.95),生物炭对Cd²⁺的吸附量随着热解温度的升高而增加,600 ℃制备的水稻秸秆生物炭的吸附量最大,达到59.84 mg·g^-1。     

冻融循环对牦牛粪生物炭吸附氨氮的影响

为了解冻融循环(模拟物理老化过程)对不同热解温度下的牦牛粪生物炭吸附氨氮的影响,通过吸附实验,考查牦牛粪生物炭老化前后对氨氮的吸附特性,并采用元素分析、扫描电镜、FTIR、BET-N2等方法分析牦牛粪生物炭的组成及表面结构特性,探讨冻融循环对牦牛粪生物炭吸附氨氮的影响机理。结果表明,牦牛粪生物炭老化前后对氨氮的吸附动力学模型符合准二级动力学,吸附等温模型较符合Freundlich模型。不同热解温度的牦牛粪生物炭对氨氮的吸附作用存在显著性差异,冻融循环作用对热解温度较高的牦牛粪生物炭影响较显著(C020 mg·L~(-1)),氨氮初始浓度为5 mg·L~(-1)时,老化后的生物炭PBC450和PBC600(热解温度分别为450℃和600℃)的吸附量比老化前分别显著提高13.1%、12.4%,去除效率分别为62.6%、55%。PBC450和PBC600的阳离子交换量和比表面积比老化前显著增加,阳离子交换量分别增加9.1%和75.7%,pH值、Zeta电位显著降低,其中阳离子交换量和比表面积是影响牦牛粪生物炭吸附氨氮的主要因素。     

改性稻草秸秆对亚甲基蓝的生物吸附性能及其热力学分析

采用柠檬酸改性稻草秸秆作为生物吸附剂,探讨了吸附时间、温度、亚甲基蓝初始浓度和吸附剂投加量对亚甲基蓝吸附效果的影响,并对其等温吸附特性、吸附热力学进行了系统的探讨。结果表明:在50 ml亚甲基蓝初始浓度为0.01 g/L染料溶液中,加入0.2 g改性稻草秸秆,25℃下振荡30 min,吸附率达到99.08%,且吸附平衡符合Langmuir模型和Freundlich模型,相关系数均达到98%以上。热力学计算结果显示,改性稻草秸秆对亚甲基蓝的吸附属自发的放热过程。上述结果表明,柠檬酸改性稻草秸秆作为一种能够有效去除印染废水中亚甲基蓝的生物吸附剂具有较高的潜在价值。     

两种秸秆生物炭对Cd的吸附特征研究

为探究两种作物秸秆生物炭对废水中镉的吸附,利用系统的吸附试验,分析稻秸秆与麦秸秆在不同温度下热解制得的生物炭对废水中镉的吸附性能和作用机理.结果 显示,600℃热解得到的稻秸秆生物炭对镉的吸附效果最好,理论最大单层吸附量可达250mg·g-i,吸附动力学研究显示在60m in内可将溶液镉浓度由101.60mg·L-1降低至2.65 mg·L-1,去除率达到97.39％.600℃下制得的稻秸秆生物炭对镉污染废水的快速净化主要是通过生物炭表面的物理吸附和化学作用共同完成的.