广西蔗渣炭和玉米秸秆炭对水体中铵氮的吸附性能与比较

为进一步利用广西大量的农业有机废弃物资源,实现资源和环境效益的最大化,采用恒温振荡吸附方法,研究蔗渣炭和玉米秸秆炭对NH4Cl溶液中铵氮的等温吸附特征、吸附动力学过程,分析吸附时间、初始液浓度、添加量对生物质炭吸附铵氮效果的影响。结果表明,蔗渣炭和玉米秸秆炭对铵氮的吸附平衡时间均为3 h,平衡吸附率分别为39.0%和41.3%。生物质炭对铵氮的吸附率随添加量的增加而增加,但单位吸附量随添加量的增加而减少。对铵氮的吸附符合Langmuir方程和Freundlich方程,蔗渣炭和玉米秸秆炭对铵氮最大吸附量分别为2.50mg/g和2.88 mg/g。总体上,玉米秸秆炭对溶液中铵氮的吸附性能优于蔗渣炭。     

砂土中铵氮的吸附形态研究

[目的]利用浸提试验研究不同粒径组成的砂土中吸附的铵氮存在形态,为了解铵在包气带中的迁移转化提供参考。[方法]首先用不同初始浓度的NH4Cl溶液浸泡采集于某垃圾填埋场背景区的砂土以及从此砂土中筛分出的粗砂和细砂,再用3种不同浸提能力的浸提剂———水、KCl、CaCl2浸提吸附于土样上的不同形态的铵。[结果]不同浸提剂的浸提能力为：水〈KCl〈CaCl2;当溶液中铵浓度低时,铵优先吸附在矿物的可交换点位,此时铵主要以交换态存在,随着溶液中铵浓度的升高,具备了与矿物内部足够的浓度差驱动力,铵才开始进入2∶1型黏土矿物（如伊利石）内部被固定,成为固定态;在粗砂土样中几乎没有固定态铵,即固定态铵主要存在于具有很强吸附能力的2∶1型黏土矿物中。[结论]砂土中铵的存在形态与土壤矿物组成和铵的初始浓度密切相关。     

砂土中铵氮的吸附形态研究

[目的]利用浸提试验研究不同粒径组成的砂土中吸附的铵氮存在形态,为了解铵在包气带中的迁移转化提供参考。[方法]首先用不同初始浓度的NH4Cl溶液浸泡采集于某垃圾填埋场背景区的砂土以及从此砂土中筛分出的粗砂和细砂,再用3种不同浸提能力的浸提剂——水、KCl、CaCl2浸提吸附于土样上的不同形态的铵。[结果]不同浸提剂的浸提能力为：水〈KCl〈CaCl2;当溶液中铵浓度低时,铵优先吸附在矿物的可交换点位,此时铵主要以交换态存在,随着溶液中铵浓度的升高,具备了与矿物内部足够的浓度差驱动力,铵才开始进入2：1型黏土矿物（如伊利石）内部被固定,成为固定态;在粗砂土样中几乎没有固定态铵,即固定态铵主要存在于具有很强吸附能力的2：1型黏土矿物中。[结论]砂土中铵的存在形态与土壤矿物组成和铵的初始浓度密切相关。     

竹炭对溶液中龙胆紫的吸附性能

以竹炭为吸附剂,龙胆紫为水中污染物,考察吸附条件的改变对溶液脱色率的影响。结果表明,50 m L溶液竹炭用量为25 mg、龙胆紫浓度为25 mg/L时,脱色率约为86%,脱色效果良好;最佳吸附时间为4 h;在酸性条件下竹炭对龙胆紫的吸附效果较好,在碱性条件下吸附效果较差;竹炭对龙胆紫的吸附为吸热反应,在50℃条件下竹炭对溶液中龙胆紫的脱色率约为93%。     

改性竹炭对氨氮的吸附性能研究

利用硝酸对竹炭进行改性,以提高其吸附能力.研究竹炭投加量、吸附时间、吸附温度、pH等因素对改性竹炭吸附氨氮的影响,并初步探讨竹炭吸附氨氮的机理.实验表明:竹炭的表面化学性质和表面结构特性分别影响其化学吸附能力和物理吸附能力.改性竹炭相对于未改性竹炭,其表面酸性含氧官能团量G、比表面积S、孔比容积Vp明显增大,氨氮的最高吸附去除率由20.1%提高至82.2%,吸附平衡时间由未改性时的6 h缩短至4 h.氨氮在竹炭上的吸附等温方程可与Freundlich模型较好拟合.竹炭投加量、吸附时间、吸附温度、pH 等因素对改性竹炭吸附能力有明显影响.     

竹炭对龙胆紫溶液中酸性品红吸附工艺的优化

为筛选出竹炭对龙胆紫溶液中酸性品红吸附的最佳工艺优化条件,采用单因素试验方法,对其进行了试验研究。结果表明:竹炭用量为25mg时,脱色率较好,当竹炭用量大于25mg时,随着龙胆紫浓度的增大,脱色率逐渐降低;最佳吸附时间为4h;在中性条件下竹炭对酸性品红的吸附效果较好;在50℃时,竹炭对溶液中龙胆紫的脱色率约54.6%。     

竹炭对水溶液中镍（Ⅱ）吸附规律研究

研究了竹炭对水溶液中Ni^2＋吸附规律,探讨了吸附时间、溶液的pH值、竹炭用量、Ni^2＋初始浓度等条件对Ni^2＋去除率的影响及吸附等温线。结果表明,竹炭对水溶液中Ni^2＋有较好的去除效果,pH值是影响Ni^2＋去除率的主要因素,溶液接近中性时吸附效果最好;竹炭投加量为30g／L时,即可达到最佳吸附效果;竹炭的动态吸附过程符台二级吸附动力学方程,吸附平衡时间为180min;随着吸附温度的升高,吸附量增大,表明吸附是吸热过程;竹炭对Ni^2＋的吸附符合Langmuir吸附等温线。     

磷酸改性竹炭对水溶液中环丙沙星吸附去除作用研究

[目的]探讨磷酸改性竹炭对环丙沙星的吸附去除效果。[方法]利用磷酸改性后竹炭去除水溶液中的环丙沙星,采用傅里叶转换红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、比表面积(BET)等手段分析竹炭的物理特性,并用吸附等温方程和吸附动力学研究吸附过程。[结果]改性后竹炭比未改性竹炭具有更好地吸附效果,改性后竹炭表面结构发生了一定的变化,总孔容和比表面积经改性后均增加,且表面有一些微孔转化成介孔。吸附过程可用Freundlich等温模型描述,二级动力学模型能更好地描述吸附过程。[结论]试验结果为水环境中抗生素的治理研究提供了参考。     

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     

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.     

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     

竹炭微晶结构的X射线衍射分析

针对不同炭化工艺制备竹炭材料的微晶结构,运用X射线衍射分析技术(X-rayDiffrac-tion)进行检测分析.结果表明在衍射角度2θ为24°和43°附近出现衍射小峰,竹炭细微结构单元有晶化现象存在或其细微结构单元的部分碳原子的排列有秩序,且其衍射峰强度随竹材炭化热解工艺的炭化温度升高而加强,竹炭微晶结构的无序化受到一定影响,有向有序化方向移动的迹象.     

不同竹炭处理对皇菊挥发性化学成分的影响

以皇菊的花朵为材料,采用气相色谱-质谱联用仪结合顶空固相微萃取技术对其挥发性的化学成分进行分析鉴定,试验共设置4个竹炭施用水平,分别为0kg/hm2（CK）、750kg/hm2（T1）、1500kg/hm2（T2）、2250kg/hm2（T3）,采用随机区组设计,分析不同竹炭处理对皇菊挥发性化学成分和含量的影响。结果表明：T1、T2和T3组的皇菊分别鉴定出了40、44、43 种挥发性化合物,相对含量分别占其总挥发性成分的分89.899%、96.15%、94.80%,CK对照组鉴定出39 种挥发性化合物,相对含量占其总会发成分的84.69%。TI提高了酯类、酸类、酚类、烷类、氧化物的含量、降低了烃类、醇类、醛类的含量;T2提高烃类、醇类、酮类、酯类、酚类、烷类的含量,降低了醛类、氧化物含量;T3提高了烃类、醇类、醛类、酮类、酯类、酸类、酚类含量、降低了烷类、氧化物含量;3个不同竹炭处理不能显著影响醛类、酚类和氧化物类等3类化合物的含量。不同竹炭处理均能影响皇菊挥发性化学成分的组成及含量,当其施用量为2250kg/hm2时能显著增加有效成分的含量,提高皇菊挥发性化学成分的品质。     

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     

生物质改性吸附材料的制备工艺优化及对氨氮的吸附特性

为探究农业生物质再利用方法,以香蕉皮为原料,通过化学改性制备改性吸附剂,去除水中的氨氮。通过对比实验选择Na OH作为改性剂对香蕉皮粉末进行改性,单因素实验探讨了改性剂浓度、改性时间、原材料粒径及固液比对制备过程的影响及最佳制备工艺参数,结果表明:香蕉皮粉末粒径为100~120目,以0.2 mol·L~(-1)的Na OH水溶液作为改性剂,以10 g·L~(-1)的固液比,对香蕉皮粉末改性20 min为最佳的制备条件,在此条件下制得的改性吸附剂产率为64.83%。扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、BET法测定比表面积及孔径分析结果显示,材料经改性后,表面孔道结构和官能团的变化有利于吸附氨氮。利用制得的材料吸附不同浓度的氨氮废水,并对实验结果进行等温拟合分析,Langmuir拟合结果表明改性香蕉皮吸附剂对水中的氨氮具有较高的吸附容量(qm=16.051 mg·g-1),优于沸石和活性炭,Freundlich拟合结果表明材料吸附氨氮属于较易发生的吸附(1/n=0.681)。研究表明,改性香蕉皮对氨氮具有较高的吸附容量,优于沸石和活性炭,对氨氮的吸附较易发生。     

竹炭有机肥对有机卷心菜叶绿素荧光特性和相对叶绿素含量的影响

以上海崇明多利农庄有机卷心菜为研究对象,设置3个竹炭有机肥处理:BC180(Bamboo charcoal,180 kg/20 m×20 m)、BC60(Bamboo charcoal,60 kg/20 m×20 m)、CK(对照组),2014年7月(莲座期)和8月(结球期)随机测定其叶绿素荧光动力学参数和相应的相对叶绿素含量,以便分析不同施肥组合对卷心菜的影响。结果表明,不同生长期相同处理下,有机卷心菜叶片光系统Ⅱ(PSⅡ)初始荧光(F0)、最大荧光(Fm)、最大光化学效率(Fv/Fm)、潜在光合活性(Fv/F0)、实际光化学效率(Yield)均为莲座期结球期;表观光合电子传递速率(ETR)、光化学淬灭系数(q P)、相对叶绿素含量(SPAD)为结球期莲座期。同一生长期不同处理下,Fv/Fm、Fv/F0、Yield、ETR、q P均是随着施肥量增加而增加,NPQ则为莲座期增加,结球期又降低。不同生长期不同施肥量交互作用对Fm、Fv/Fm、Fv/F0、NPQ影响极显著(P0.01),对q P影响显著(P0.05)。这说明增施竹炭有机肥对有机卷心菜叶绿素荧光指标和相对叶绿素含量有显著影响,且BC60处理下更有助于其光合固碳,增加产量,符合低碳有机农业宗旨。     

氯化钠改性沸石对氨氮的吸附作用

采用30℃和90℃的NaCl溶液改性浙江缙云产天然沸石,通过静态吸附实验考察天然沸石及改性沸石对溶液中氨氮的吸附能力及机制,结果表明,NaCl改性可以提高沸石对氨氮的吸附能力。天然沸石及NaCl改性沸石对氨氮的吸附动力学过程符合“初期快速吸附,后期缓慢稳定”的特点。假二级动力学模型适合描述天然沸石及NaCl改性沸石对氨氮的吸附过程,颗粒内扩散模型仅适合于描述吸附反应初期天然沸石及NaCl改性沸石对氨氮的吸附过程。天然沸石和NaCl改性沸石对溶液中氨氮的吸附过程满足Langmuir和Freundlich等温吸附模型。90℃ NaCl改性沸石、30℃ NaCl改性沸石及天然沸石的氨氮饱和吸附量分别为19.5 mg/g、17.8 mg/g和17.2 mg/g。离子交换作用决定了溶液中氨氮向天然沸石及NaCl改性沸石的全部转移量。     

竹材等离子体处理工艺优化及其在重组竹中的应用

采用响应面分析法考察了等离子体处理时间、功率、氧气介质压强等因素对炭化竹材表面润湿性的影响,以炭化竹材表面对PF树脂胶的接触角综合降低比作为评定指标,并将等离子体处理最佳工艺应用于重组竹的制造．结果表明等离子体处理最佳工艺为：时间82s,功率143W,氧气压强39Pa．在该工艺条件下表面接触角综合降低比为1．29．采用等离子体处理工艺使所生产的重组竹的弹性模量提高了26．59％,静曲强度提高了30．05％．电子扫描电镜分析结果显示,炭化竹材经氧等离子体处理后,表面因受到刻蚀而更加粗糙,表面湿润性提高．     

城市河道不同深度沉积物对氨氮的吸附-解吸特征

针对城市污染河道是否需要清淤治理界线难以确定的问题,采用批平衡静态室内试验研究和Langmuir、Freundlich及Henry等温模型模拟的方法,以北京市通州区北运河土沟、榆林庄及和合站3个典型断面不同深度沉积物为研究材料,设定氨氮标准溶液质量浓度为20、40、80、160、200、320、400和600mg/L 8个梯度,对氨氮的吸附和解吸热力学行为进行研究。结果表明:1)Langmuir、Freundlich及Henry等温模型对吸附和解吸过程拟合较好,相关系数R~20.85;2)各典型断面0~20、20~40和40~60cm深度单位质量沉积物对氨氮的理论最大吸附质量分别为1 184.60~26 168.00、343.46~648.00和228.10~462.05mg/kg,0~20cm吸附潜力最大;理论最大解吸质量分别为178.11~367.52、98.45~329.62和78.58~148.51 mg/kg,0~60cm解吸潜力差异较小;3)Langmuir等温模型吸附常数kL大小关系为k_(L(0~20cm))k_(L(20~40cm))k_(L(40~60cm)),Freundlich等温模型吸附常数n大小关系为n_((0~20cm))n_((20~40cm))n_((40~60cm)),沉积物越深,对氨氮的吸附性能越好;解吸比n大小关系为n_((0~20cm))n_((20~40cm))n_((40~60cm)),沉积物越深,对氨氮的解吸程度越大;4)土沟断面0~40cm深度沉积物对氨氮吸附-解吸临界状态的氨氮质量浓度大于上覆污染水体的氨氮质量浓度;榆林庄及和合站断面0~60cm深度沉积物对氨氮吸附-解吸临界状态的氨氮质量浓度均小于上覆污染水体氨氮质量浓度。沉积物对氨氮的吸附-解吸过程存在动态平衡,所得动态模式和参数可为河道清淤治理提供理论指导。     

锰氧化物改性生物炭对水中四环素的强化吸附

以MnCl2为改性剂,制备锰氧化物改性生物炭(MBC),用于强化生物炭对水中四环素的吸附。采用比表面积法(BET)、X射线衍射(XRD)和红外光谱(FTIR)等手段表征其微观结构,并通过单因素试验研究改性前后生物炭对四环素的吸附行为和影响因素。结果表明,Langmuir模型计算的MBC最大吸附量为736 mg·g^-1,较原始生物炭提高了15倍。吸附符合准二级动力学模型,受物理化学过程控制,是一个自发的吸热过程。溶液pH、二价阳离子对吸附影响较大,而一价阳离子和共存腐植酸对吸附影响微弱。MBC吸附水中四环素主要是通过氢键作用、静电作用及锰与四环素之间的配位作用,吸附效果较BC显著提高,且环境适应能力更强,对去除水环境中的抗生素具有较好的应用前景。