竹炭负载壳聚糖对 Zn2+吸附动力学及其机制分析

以竹炭粉和壳聚糖为原料,制备竹炭/壳聚糖复合吸附剂,进行扫描电镜（吸收光谱SEM）、红外吸收（FTIR）、X-射线衍射（XRD）等图谱表征,并进行Zn2+吸附试验。结果表明:①壳聚糖较好地负载在竹炭上,凸凹不平明显,蜂窝增强;复合吸附剂对Zn2+的吸附率在80 min后达到93%。②竹炭/壳聚糖复合吸附剂对Zn2+吸附过程的动力学表明,吸附过程符合多孔结构的吸附特征,方程拟合结果更符合二级动力学模型。③Zn2+吸附前后的红外吸收图谱表明,与竹炭/壳聚糖复合吸附剂吸附配位主要发生在NH2中的氮原子、OH和C＝O中氧原子上。图9参11     

吸附动力学及其机制分析

以竹炭粉和壳聚糖为原料，制备竹炭/壳聚糖复合吸附剂，进行扫描电镜（吸收光谱SEM）、红外吸收（FTIR）、X-射线衍射（XRD）等图谱表征，并进行Zn²⁺吸附试验。结果表明：①壳聚糖较好地负载在竹炭上，凸凹不平明显，蜂窝增强；复合吸附剂对Zn²⁺的吸附率在80 min后达到93%。②竹炭/壳聚糖复合吸附剂对Zn²⁺吸附过程的动力学表明，吸附过程符合多孔结构的吸附特征，方程拟合结果更符合二级动力学模型。③Zn²⁺吸附前后的红外吸收图谱表明，与竹炭/壳聚糖复合吸附剂吸附配位主要发生在—NH2中的氮原子、—OH和C＝O中氧原子上。图9参11     

壳聚糖/活性炭复合吸附剂的制备及其对亚甲基蓝的吸附性能研究

[目的]研究壳聚糖/活性炭复合吸附剂的制备及其对染料亚甲基蓝的吸附性能。[方法]将粉末活性炭(PAC)与交联壳聚糖(C-CTS)复配,制成一种复合吸附剂用于吸附染料亚甲基蓝,并进行了吸附过程的动力学和等温线研究。[结果]制备复合吸附剂的最佳条件:壳聚糖/活性炭的复配比为1∶3,交联剂戊二醛(50%)的加入量是5 ml/g(壳聚糖),温度是70℃,交联时间是2 h;壳聚糖/活性炭复合吸附剂对亚甲基蓝的最佳吸附条件为:吸附温度为50℃,吸附剂的投入量为0.5 g/100 ml(20 mg/L亚甲基蓝溶液),吸附时间为2 h。此时,亚甲基蓝的去除率可达97%以上,以NaOH对吸附剂再生的效果良好。对该吸附过程的动力学研究表明,该吸附过程符合二级动力学方程;吸附等温线研究表明,该吸附过程符合Freundlich模型。[结论]该研究可为含亚甲基蓝染料废水的处理提供参考,具有一定的现实与理论意义。     

竹炭—壳聚糖复合吸附剂的制备及其性能

以竹炭为载体,使壳聚糖和海藻酸钠两者通过静电作用在竹炭表面形成聚电解质膜,制得竹炭—壳聚糖复合型吸附剂.用SEM、FT-IR对其进行形貌观察和结构表征,并研究了该吸附剂对酸性红B溶液的吸附性能.结果表明:竹炭、壳聚糖和海藻酸钠三者的相容性较好,竹炭—壳聚糖复合吸附剂具有良好的韧性;在温度为4-15℃,pH值为3.5时,吸附效果较好;当复合吸附剂中竹炭∶壳聚糖∶海藻酸钠的配比为4∶0.54∶0.06时,复合吸附剂对酸性红B(其质量浓度为400 mg.L-1)的饱和吸附量约为397 mg.L-1.     

炭化水竹吸附废水中Cu2+的性能

以炭化处理后的水竹为吸附剂,研究了竹炭对水中Cu2+的吸附性能。探讨了溶液pH值、吸附剂用量、初始Cu2+浓度、温度、接触时间对吸附过程的影响,并对其吸附热力学和动力学进行了数值拟合。结果表明,在溶液pH值为5,竹炭用量6 g/L,初始Cu2+浓度120 mg/L时,吸附基本达到饱和,饱和吸附量为6.24 mg/g;在温度为20~35℃时,竹炭对Cu2+的去除率随温度升高而增加。采用Langmuir、Freundlich等温式对吸附平衡数据进行拟合,结果表明竹炭对Cu2+的吸附更符合Langmuir等温吸附模式,吸附反应过程遵循二级动力学模型。     

锌硼复合对酸性紫色土钙吸附和动力学的影响

酸性紫色土对钙的等温吸附--解吸和动力学试验表明:钙的等温吸附符合Langmuir方程,最大吸附量为152.0 mg/kg土.Ca与Zn复合,降低土壤钙的最大吸附量及结合常数,而Ca与B复合则使钙的最大吸附量增加.钙的解吸率以Ca+B＞Ca+Zn+B＞Ca+Zn＞Ca.土壤吸附钙的动力学以抛物线扩散方程(Ct=a+bt1/2)描述最佳,其过程受扩散机制的制约,吸附速率以Ca+B＞Ca+B+Zn＞Ca＞Ca+Zn.     

活性炭负载壳聚糖吸附Hg2+的研究

将脱乙酰度94.2％的壳聚糖溶解于0.5％醋酸溶液中,配制成0.5％的壳聚糖溶液,然后按照壳聚糖与活性炭质量比1∶50使壳聚糖负载在活性炭上,制成固体复合吸附剂,用于去除污水中汞离子(Hg2+).试验表明,水中Hg2+含量100 mg/L、pH 3.7、吸附时间25 min、吸附剂用量为2.5 g/L时,水样中Hg2+的去除率为99.56％,与只用活性炭吸附相比提高了17.22个百分点.     

磁性壳聚糖/多壁碳纳米管复合吸附剂吸附甲基橙的性能研究

以壳聚糖、多壁碳纳米管和磁性γ-Fe2O3粒子为原料,通过微乳化法制备出磁性壳聚糖/多壁碳纳米管复合吸附剂。运用XRD和VSM等手段对复合吸附剂进行了表征,并研究了吸附剂配比、吸附剂投加量、甲基橙初始浓度、pH、无机阴离子、温度等因素对甲基橙脱色效果的影响。结果表明,γ-Fe2O3磁性粒子和多壁碳纳米管被壳聚糖包裹;引入多壁碳纳米管显著提高了吸附容量;吸附剂的最佳投加量为0.6 g/L;甲基橙初始浓度增大,去除率下降,吸附量上升;酸性环境有利于吸附;降低温度有利于吸附;吸附动力学较好地符合拟二级动力学模型,分子内扩散模型是吸附控制机制之一;吸附等温线更符合Langmuir模型,最大单分子层吸附量为62.97 mg/g。     

Ca/CTS/FA复合材料对酸性大红的吸附研究

以粉煤灰(Fly ash,FA)为原料,通过负载壳聚糖和钙离子制备一种新型吸附剂(Ca/CTS/FA)用于酸性大红3R(Acid scarlet3R,AS 3R)染料的吸附去除,考察了最佳吸附条件和吸附性能,探讨了吸附动力学、吸附热力学及复合吸附剂的再生。结果表明:水体p H、吸附剂投加量、吸附时间和振荡频率均对吸附有影响。在不同温度下,Ca/CTS/FA对AS 3R的吸附动力学均能用准二级吸附速率方程精确描述(R~2=1.00)。不同温度下的等温吸附数据分别用Langmuir模型、Freundlich模型和Dubinin-Radushkevich(D-R)模型进行拟合,结果表明等温吸附行为更符合Langmuir模型,同时也较好地符合Freundlich模型和D-R模型;由D-R方程获得的平均吸附能、表观活化能及热力学研究均表明该吸附过程由化学吸附、物理吸附和氢键作用共同控制。热力学参数中吸附自由能变为负值、焓变为正值说明该吸附是吸热性质的自发过程。Ca/CTS/FA复合吸附剂能用0.01 mol·L-1Na OH溶液再生,至少可循环使用8次以上,再生率均在99%以上。     

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。     

竹炭的红外辐射特性

为了更深入了解竹炭产生远红外线特性．利用傅立叶变换红外光谱仪和红外辐射测量仪,对竹炭红外辐射特性进行了测试与分析。结果表明：①竹炭具有较高的法向比辐射率,在8．00～25．00μm范围内,测试温度25℃时,竹炭法向比辐射率为0．888-0．904。（参竹炭红外吸收与维恩定律具有很好的对应关系．在室温下红外吸收峰主要集中在8．00-14．00μm,处于人体极为有利的远红外线波长范围。③在炭化温度为700～1100℃时竹炭的红外辐射率基本相同：不同竹龄的竹炭红外发射率有差异．这主要与竹炭本身的化学组成成分有关。竹炭在保暖、保健等领域的应用具有较大的实际意义。图2表1参18     

外源竹炭对土壤硝酸根离子的吸附效应

生物质炭巨大的活性表面, 可吸附土壤中的硝酸根等阴离子养分。采用竹炭作为试验材料, 以自然土壤和人为耕作土壤为试验土壤, 用硝酸钾溶液浇施模拟施肥, 通过离子色谱测定浇施后所得滤液中硝酸根离子的含量, 分析竹炭对土壤中硝酸根离子的吸附效果。试验设计如下:自然土壤加入的竹炭百分比为0, 1%, 2%, 3%, 4%(竹炭直径 < 1 mm), 耕作土壤加入的竹炭百分比为0, 1%, 3%, 5%(竹炭直径为1~2 mm), 2种竹炭颗粒(1~2 mm和 < 1 mm)比较试验时加入的竹炭量为3%。结果表明:土壤中加入竹炭对硝酸根离子的吸附有一定的作用, 前2次淋洗表现为吸附作用随着竹炭比例的增加而增强, 但只有加入的竹炭量超过3%后, 吸附效果没有显著提高(P>0.05)。在加入等量(3%)竹炭时, 前2次淋洗时颗粒直径为1~2 mm的竹炭吸附效果好于 < 1 mm的竹炭, 细粒与对照没有差异, 第3次淋洗时竹炭处理与对照差异显著(P < 0.05), 但不同颗粒之间差异消失。竹炭的施入比例和颗粒直径均能影响其对土壤中阴离子的吸附效果。建议生产上采用3%比例、颗粒直径为1~2 mm的竹炭, 以减少硝酸根离子的淋失。     

不同废弃物对设施菜地次生盐渍化土壤的修复效果

以废弃物为原料修复设施菜地次生盐渍化土壤的方法已经被很多研究所采用,但其主要针对某一种废弃物,尚未将不同废弃物在不同添加量条件下进行系统的综合比较。以畜禽粪便有机肥、水稻秸秆、壳聚糖、糠醛渣和竹炭为研究对象,通过油菜作物盆栽试验方法,比较了上述5种废弃物在不同添加量条件下对设施菜地次生盐渍化土壤的修复效果。结果表明:这5种废弃物在不同添加量条件下对设施菜地土壤可溶性盐分均有不同程度的降低作用,盐分降低率分别达到0.2%～24.7%、5.8%～38.5%、5.7%～18.0%、-2.9%～19.1%、5.8%～19.1%;土壤主要盐分离子也发生了变化,有机肥提高了土壤中K+、Na+、Ca2+、Cl-的含量,降低了Mg2+、SO2-4、NO-3的含量;秸秆、壳聚糖和竹炭降低了土壤中K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO2-4、NO-3的含量;糠醛渣降低了土壤中Mg2+、NO-3的含量,增加了K+、Na+、Ca2+、Cl-、SO2-4的含量。同时,5种废弃物在不同添加量条件下对油菜生物量总体上有提高作用,生物量提高率分别达到128.6%～395.4%、63.7%～82.5%、-57.1%～208.9%、64.6%～118.3%、-3.7%～2.9%。综合分析不同废弃物的修复作用及其经济成本,有机肥和秸秆具有较好的修复效果。     

二氧化钛/竹炭复合材料的吸附-光催化降解苯酚的动力学研究

以竹炭作为纳米二氧化钛（TiO₂）粒子的载体物质,制备了二氧化钛/竹炭复合材料,并以苯酚为模型物质,对其光催化性能进行了研究。研究表明,此复合材料对苯酚具有较强的吸附性能,其中吸附平衡常数K_a为0.007 7 L·mg^－1,K_a与苯酶吸咐平衡质量浓度ρ_e的乘积为0.25 ～ 1.35,二氧化钛/竹炭复合体的吸附作用不能忽略。根据L-H（Langmuir-Hinshelwood）方程积分所得分数级动力学方程较一级动力学方程能更好地描述其光催化降解规律,相应的光催化降解动力学方程为ln ρ － 0.007 7ρ = 6.58 － 0.002 39t（ρ为苯酚质量浓度,t为光照时间）。图6参14     

添加竹炭对土壤化学性质和重金属有效性及水稻生长的影响

采用盆栽试验,研究竹炭对水稻生长、土壤理化性状及土壤重金属有效性的影响。设2种竹炭粒径(200 mm, 025 mm)和4个施用量(0, 5, 10和20 g·kg-1)处理。结果表明,水稻总干物质重随着竹炭施用量的增加而增加,但未受到竹炭粒径的显著影响;竹炭对水稻产量的促进作用主要通过增加穗数和穗粒数;添加竹炭有利于土壤pH趋于中性和有机质的积累,能够显著降低了土壤速效N,P,K含量;施用5 g·kg-1的竹炭即可显著提高土壤中Pb,Zn,Cu,Cd的活性;在合理的竹炭施用量和粒径条件下(10 g·kg-1,025 mm),米粒中Cd含量呈现下降的趋势。     

基于分形理论的竹炭孔隙度与比表面积的探索

竹炭孔隙的空间分布十分复杂。根据分形理论和竹炭多孔状及各向异性的构造特征,参照竹炭扫描电镜照片,模仿Sierpinski地毯的构造方法,运用Matlab软件建立了一个描述竹炭孔隙空间分布状况的随机分形模型,并给出分形模型中孔隙度和比表面积与迭代次数的关系。当迭代次数为10,最小孔径达到1 nm时,竹炭分形模型孔隙度是0.825,比表面积为213.6 m²·g^－1。图6表1参10     

竹炭—白乳胶复合板的研制

以竹炭为基材,热塑性白乳胶为粘接体,双面覆无纺布为增强和表面装饰材料,采用热压成型工艺制备竹炭—白乳胶复合板。通过正交试验考察了竹炭粒度、施胶量及热压时间对复合板物理性能的影响,结果发现施胶量是影响复合板各性能的主要因素。制备工艺参数竹炭粒度为50目、施胶量为20%、热压时间为10 min时,复合板的质量指标可达到抗拉强度4.5MPa,静曲强度10.5 MPa,弹性模量1270 MPa,24 h吸水厚度膨胀率0.9%,24 h吸水率35.3%。