玉米芯改性吸附剂对水中Cr(Ⅵ)的吸附性能研究

高浓度的Cr(Ⅵ)已成为生态环境的主要污染源,为探索廉价高效的Cr(Ⅵ)处理技术,使用磷酸对玉米芯进行热改性处理,研究pH、投加量、振荡时间和Cr(Ⅵ)初始浓度等因素对于吸附效果的影响,并对改性前后的吸附性能进行对比分析。结果表明:较低的pH有利于吸附的进行,pH=1条件下,改性玉米芯对Cr(Ⅵ)的吸附效果最佳,去除率达到89.6%;随着投加量增加,吸附效果逐渐提高。吸附过程在80min左右基本达到平衡,满足准二级吸附动力学模型;吸附等温线满足Freundlich与Langmuir方程,相关系数均达到0.999;吸附过程为吸热过程,随着温度的上升,吸附容量逐渐增大。相同实验条件下,对于10mg/L的Cr(Ⅵ)溶液,投加20g/L的玉米芯,改性处理将去除率提高22.8%,改性处理后玉米芯对Cr(Ⅵ)的吸附性能得到明显提升。     

负载铈生物炭对有机染料废水的吸附研究

以水稻秸秆为原料,缺氧热解制备了生物炭并进行了负载铈改性,研究了其对亚甲基蓝模拟有机染料废水的吸附机理,探索了废水pH值、生物炭投加量等对其吸附性能的影响。结果表明:负载铈后生物炭比表面积增大,具有更好的吸附性能,并且碱性条件有利于铈改性生物炭对亚甲基蓝的吸附,该吸附过程更符合准二级动力学方程及Langmuir吸附等温方程,属于单分子层吸附,平衡吸附量为4.567 mg/g。     

桂花树干生物炭对水中亚甲基蓝的吸附性能研究

通过桂花树干制备生物炭，利用硝酸和高锰酸钾对桂花树干生物炭进行修饰(活化)处理，研究了其对水溶液中染料亚甲基蓝(MB)的吸附能力。研究了温度、pH值、吸附时间和初始浓度对生物炭染料吸附性能的影响。生物炭及改性生物炭准二级动力学拟合的判决系数均为0.999。准二级动力学模型模拟的平衡吸附量更符合实际值。采用扫描电镜(SEM)和紫外分析方法(UV-vis)对生物炭吸附剂改性前后进行了测试，研究表明：改性桂花树干生物炭可以作为合成染料的高效吸附剂。     

超声辅助改性玉米秆吸附刚果红性能研究

为了将废弃生物质应用于染料污水的治理,以玉米秆为原料,氢氧化钠为改性剂,探究了超声辅助条件下,改性玉米秆对刚果红的吸附情况。实验结果表明：玉米秆1.0 g、吸附温度55℃、超声时间30 min、染料刚果红200 mg/L、超声功率50%吸附效果最佳。正交试验表明：吸附效果影响因素的主次顺序是吸附剂用量>吸附温度>吸附时间,其中改性玉米秆投加量对吸附效果的影响最为显著。通过动力学模型和吸附等温线分析,该吸附过程符合准二级吸附动力学方程(R²=0.9946),属于化学吸附;拟合等温Langmuir方程能更好地描述该吸附过程(R²=0.9932),表明是在其表面进行的均匀的单分子层吸附。     

微波加热方法制备活化生物质炭的研究

笔者采用微波加热的方式以松木片为原料、KOH为活化剂制备活化生物质炭,探索了3种不同KOH/生物质炭的配比(0.5、1.5和3.0)条件下的活化生物质炭的孔结构和甲苯吸附量。甲苯吸附量的测试采用了一种简便、高效、环保和廉价的方法。结果表明,配比为3.0的活化生物质炭达到最高的比表面积2044m~2/g,微孔比表面积也达到最高值1712m~2/g。对不同浓度的甲苯进行吸附,在甲苯浓度为400ppmv时,配比为3.0的活化生物质炭显示了最大的吸附量56.0%。而对高浓度甲苯吸附,配比为3.0的活化生物质炭的吸附量则可达到71.9%,并且其吸附等温线数据能很好的拟合DQSAR吸附模型。     

天然蛭石对污水中氨氮吸附去除率的影响

研究了蛭石对污水中氨氮的吸附容量及水中pH、温度、浓度、蛭石用量对氨氮去除率的影响.结果表明,当蛭石的饱和吸附量为20.83 mg/g,pH在2.0～6.0范围内时,蛭石吸附量随pH值升高而增大,而在pH6.0～9.0范围内随pH升高而降低;温度在10～35℃范围内对氨氮吸附具有负影响;氨氮初始浓度在小于50 mg/L时,其去除率随着蛭石用量的增加而增大.为蛭石作为一种新型填料提供了基础数据和理论依据.     

竹炭对染料的吸附性能研究

研究了竹炭对染料活性艳红X-3B的吸附性能,探讨了竹炭粒径、用量、吸附时间、溶液pH值、温度和浓度对吸附性能的影响,并研究了竹炭对多种染料以及实际印染废水的吸附效果。结果表明,竹炭经ZnCl2改性处理后,吸附容量大幅提高,达13.5 mg.g-1;ZnCl2改性竹炭对活性艳红X-3B的吸附在2 h时基本达到平衡,其吸附过程为放热过程,随温度升高,吸附容量相对降低;吸附容量随染料溶液浓度的升高而增加;粒径越细,吸附效果越好,但是粒度过细,加工耗能耗时,实际应用时,应根据去除效果的具体要求选择粒度大小;ZnCl2改性竹炭对受试的18种染料均有较好的吸附效果,吸附容量最高达23.5 mg.g-1;投加量为2 g.L-1时,对实际印染废水中染料的吸附去除率为72.3%,表明改性竹炭在染料废水处理中具有较好的应用前景。     

木质素基炭材料的制备及其对Cr(Ⅵ)的吸附机制研究

以工业残渣玉米芯木质素(CL)为原料,利用磷酸、氢氧化钾和氯化锌分别对其活化制备木质素基炭材料PA-CL、PH-CL和ZC-CL,并将其应用于废水中重金属Cr(Ⅵ)的吸附。3种活化方法对比分析表明:磷酸活化工艺简单、环保、活化温度低,对Cr(Ⅵ)的吸附效率高于氢氧化钾、氯化锌活化样品。PA-CL在Cr(Ⅵ)初始质量浓度为50 mg/L、50℃、投加量为0.05 g时,吸附5 min,Cr(Ⅵ)去除率可达79.2%,40 min时达到96.5%,吸附效果较好。采用FT-IR、SEM等手段分析PA-CL的结构及形貌,Boehm滴定法测定炭材料表面官能团数量,结果表明:磷酸根基团被引入PA-CL样品表面,使得总酸度由原料木质素的2.54 mmol/g增大到3.20 mmol/g,有利于重金属Cr(Ⅵ)的吸附。PA-CL对Cr(Ⅵ)的吸附符合反应动力学准二级模型方程,平衡吸附量(q_e)为390.625 mg/g,R~2为0.991 0;吸附等温线符合Langmuir模型,不同温度下的R~2均大于0.9,说明PA-CL对Cr(Ⅵ)的吸附为化学吸附过程占主导的单分子层吸附。     

微波-NaOH改性生物质电厂灰对Cd(Ⅱ)的吸附

以生物质电厂灰为原料,NaOH为改性药剂,采用微波加热的方法对电厂灰进行改性,并利用BET方法对改性前后电厂灰进行表征。考察了微波强度、吸附时间等对改性电厂灰吸附Cd~(2+)的影响。实验结果表明:改性后电厂灰对Cd~(2+)的吸附性能明显优于未改性电厂灰,微波-NaOH改性提高了电厂灰的比表面积;在微波功率为500W、辐照时间为5min、NaOH浓度为1mol/L条件下吸附Cd~(2+)效果最佳。Fruandlich吸附模型比Langmuir吸附模型能更好地模拟改性电厂灰对Cd~(2+)的吸附过程,吸附动力学方程以准二级动力学方程拟合效果最优。     

高锰酸钾改性汉麻秆芯对亚甲基蓝吸附性能的研究

以汉麻秆芯(HP)为原料,通过高锰酸钾对其进行氧化改性制备高锰酸改性汉麻秆芯(K-HP),并研究改性前后汉麻秆芯对亚甲基蓝染料的吸附性能,探讨了溶液初始质量浓度、吸附时间、吸附温度和溶液pH值对其吸附性能的影响。结果表明:经高锰酸钾改性后,汉麻秆芯中引入了新的Mn—O键,部分羟基被氧化成羧基,但汉麻秆芯的颗粒尺寸结构没有变化;汉麻秆芯的吸附量随亚甲基蓝溶液初始质量浓度的增加而升高,但染料去除率随之降低;当吸附温度为25℃,pH值为5,在10 m L亚甲基蓝溶液中添加0.010 0 g吸附剂时,HP的最大吸附量达71 mg/g,吸附平衡时间为30 min,K-HP最大吸附量增加到199 mg/g,吸附平衡时间为60 min; HP和K-HP对亚甲基蓝的吸附性能在25～45℃范围内不受影响,最优pH值为5;等温吸附模型拟合结果表明:HP和K-HP的吸附过程符合Langmuir模型,说明吸附过程为理想的单分子层吸附;动力学吸附模型拟合结果表明:HP和K-HP的吸附过程符合准二级动力学模型,说明吸附速率主要受化学吸附机理控制。     

成型炭生产过程中气、固产物特性及利用

研究了生物质成型炭生产过程中热解温度对气、固产物性能的影响,为更好地利用气、固产物,完善生产装置的设计及生产工艺技术路线提供了理论指导.研究表明:分别以木屑、玉米秸秆、稻壳为原料,在本研究系统中,就气体产物而言,炭化炉热解气体热值在200～450 ℃温度范围内均随炭化温度的上升而增加,在450℃左右时气体热值达到最大值,然后有所下降;就固体产物而言,随着最终精炼温度的提高,成型炭产品的挥发分含量递减,而固定碳含量及产品热值递增,但700℃以后其增加幅度变小,其中以木屑为原料制成的成型炭产品热值最高,品质最好.     

向日葵秸秆对U(VI)和Pb(Ⅱ)的选择吸附性能及机理研究

以含有单一的U(VI)、Pb(Ⅱ)溶液以及U(VI)和Pb(Ⅱ)混合溶液为吸附质,系统探讨了pH值、吸附剂量、吸附时间和初始离子浓度对向日葵秸秆吸附效果的影响。采用准一级动力学方程、准二级动力学方程、粒内扩散模型、Langmuir和Freundlich等温吸附方程对实验数据进行拟合,从分配系数和分离因子角度对吸附选择性进行分析,并对吸附机理进行探讨。结果表明:吸附20 mg/L的U(VI)-Pb(Ⅱ)溶液的最佳pH值为4.0、吸附剂量为2.0 g/L、吸附时间为720 min,U(VI)和Pb(Ⅱ)的去除率分别为77.55%、87.44%;U(VI)和Pb(Ⅱ)的吸附动力学在单离子和复配体系下均符合准二级动力学模型;吸附等温线均符合Langmuir等温吸附模型,单离子最大吸附量分别为327.0和67.59 mg/g,且当U(VI)高于200 mg/L时Pb(Ⅱ)的吸附过程也能用Freundlich模型描述。当离子初始浓度较低时向日葵秸秆对Pb(Ⅱ)具有更高的吸附选择性,而较高时则相反。向日葵秸秆吸附前后的SEM、EDX和FT-IR图谱表明,吸附U(VI)和Pb(Ⅱ)的主要方式为络合和离子交换。     

纳米级Fe_3O_4对水中氟的吸附性能研究

采用共沉淀法制备纳米级Fe_3O_4,并研究了其对水中氟的吸附性能。通过透射电镜、X射线衍射等手段对其进行表征,研究了初始氟离子浓度、溶液pH值、吸附剂用量、反应时间等因素对Fe_3O_4吸附水中的氟性能的影响。结果表明:制备的纳米级Fe_3O_4平均粒径为20 nm;当氟离子初始浓度为5 mg/L,溶液pH值为3,吸附剂用量为40 g/L,反应时间为150 min时,氟去除率达到最高为80.03%;纳米级Fe_3O_4材料对氟的吸附等温线符合Freundlich方程,并且吸附动力学符合假二级动力学方程。     

5种人工湿地填料对氨氮和磷的吸附效果研究

以沸石、圆陶粒、粗砂、页岩、砾石为试验材料,研究人工湿地填料对氨氮、TP的吸附特性。结果表明,在相同进水水质和水力负荷的运行条件下,沸石对氨氮的吸附量最大,页岩的吸附量在90min时达到最大值,沸石、圆陶粒、粗砂的吸附量在120min时达到最大值,砾石的吸附量在150min时达到最大值;砾石对TP的吸附量最大,粗砂次之,沸石的最小,页岩和粗砂的吸附量在第120min时达到最大,沸石和圆陶粒的吸附量在120min后基本稳定;温度为25℃时,沸石对氨氮的吸附效果最好,砾石对TP的吸附效果最好;溶液pH值<7时,沸石对氨氮有较好的吸附效果;溶液pH值≥7时,有利于各填料对TP的吸附。     

樟子松气化联产炭制备活性炭的试验

樟子松在采伐、造材和加工过程中产生大量废弃木片、枝丫条等林业三剩物,而生物质多联产气化反应系统可将废弃物气化,产生可燃气、提取液和生物质炭3类产品。为了增加生物质的利用效率,提高生物质气化多联产系统的经济效益,笔者以Na OH为活化剂,研究以废弃樟子松木片气化炭为原料的活性炭的制备工艺,分析碱炭比、活化时间及活化温度对活性炭的比表面积、孔径分布、碘值以及得率的影响。研究结果表明较佳的工艺条件为碱炭比2.5、活化时间1.5 h、活化温度800℃,该条件下的活性炭得率为45.6%,比表面积1 702.217 0 m2/g,碘吸附值1 800 mg/g,微孔百分比79.85%,过渡孔百分比19.47%,平均孔径2.18 nm。     

生物改性竹炭对污水净化效果的研究

对不同最终炭化温度(300~700℃)的竹炭进行比表面的测定,结果表明炭化温度为700℃的竹炭具有较大的比表面积(385m²/g)。将炭化温度为700℃的竹炭进行生物改性处理,利用竹炭本身的吸附能力及微生物菌群的生物降解作用,对污水进行处理,实验结果表明:生物改性竹炭对污水中COD去除率达到94.00%,氨氮的去除率达到96.67%,色度去除率达到88.73%,浊度去除率达到92.56%。通过扫描电镜分析生物改性竹炭,观察到竹炭的表面和内部孔隙均分布着丰富的微生物菌群。可见,以竹炭作为载体,为微生物聚集、繁殖生长提供了良好的场所,在适当的温度及营养条件下,能够同时发挥竹炭的吸附作用和微生物的生物降解作用,使水质得到净化。     

Lindetype F（K）沸石对Cd2＋的吸附性能研究

利用粉煤灰合成了Linde type F（K）沸石吸附重金属Cd2＋,考察了吸附剂量、初始pH值、反应温度以及反应时间对C d2＋吸附效果的影响,同时进行了吸附动力学数据模拟。结果表明：吸附剂量、初始p H值、反应温度以及反应时间均对C d2＋的去除率影响显著。随着吸附剂投加量的不断增大,C d2＋去除效果不断提高,饱和吸附量逐渐减小。初始pH值为7时沸石吸附Cd2＋的去除率为100％。反应温度越高,沸石吸附Cd2＋达到平衡的时间越短。Linde type F（K）沸石对Cd2＋的吸附行为符合准二级反应动力学方程。     

基于响应面法的木质素炭制备工艺优化

为开发生物质导电材料,以木质素为原料,氯化铁为催化剂,通过热解炭化工艺制备木质素炭,并利用响应面法对影响炭产率的4个主要因素即载气流量、升温速率、炭化温度、炭化时间进行了优化。研究结果表明,利用Design-Expert软件的Box-Behnken设计建立的二次多项式模型较显著,当载气流量为1.26 L/min,升温速率为20℃/min,炭化温度为700℃,炭化时间为60 min时,炭产率达到最大值46.04%,与实际值45.86%较为接近,说明优化结果可信。洗涤处理后的木质素炭呈片层堆积状,其结构类似于石墨微晶炭,电阻率为0.353Ω·cm。     

山苍子核渣生物质炭制备与性能分析

采用缺氧状态下进行热解,以水蒸气法提取精油的山苍子核渣为原料,测定不同热解温度下生物质炭的炭得率、灰分、挥发分、pH、固定碳、亚甲基蓝的吸附值,研究不同炭化温度对山苍子核渣生物质炭的特性影响。热解实验表明:随着炭化温度从300℃升温到600℃,炭得率和挥发分均逐渐降低,灰分和固定碳则逐渐升高,pH值逐渐升高。在温度为300℃时,山苍子核渣生物质炭的炭得率为(52.49±2.14)%、挥发分为(46.45±0.55)%、灰分为(3.37±0.47)%,通过计算得到固定碳为(50.18±1.02)%、pH值为6.68±0.10;在温度600℃时,山苍子核渣生物质炭对亚甲基蓝的吸附值最大,为56.08 mg·g~(-1)。实验结果表明炭化温度为600℃时,山苍子核渣生物质炭对亚甲基蓝的吸附效果最好,可作为一种新型潜在的生物质炭材料。     

NaOH改性玉米秸秆强化尾水脱氮特性研究

对玉米秸秆进行NaOH改性,初步揭示了NaOH改性对玉米秸秆的作用机制,以期为玉米秸秆用于强化污水厂尾水反硝化脱氮提供理论依据。研究了NaOH用量对预处理前后释碳规律和红外光谱特征的影响,确定了适宜的预处理碱浓度;并进一步对NaOH预处理后的玉米秸秆生物质碳源进行物质组成、微观结构和脱氮效果研究。结果表明,NaOH预处理能够有效提高有机质释放量。红外光谱(FT-IR)结果表明当碱液质量分数达到2%时,纤维素分子间发生有序性重排,结晶度增加。玉米秸秆经过质量分数为2%的NaOH预处理后,其木质素被破坏,内部半纤维素含量减少,同时杂质和灰分也被有效去除,纤维素含量的占比提高了12%。NaOH预处理不但可以破坏小分子环烃的环状结构,同时也能提高基质表层附着力,投加NaOH改性玉米秸秆生物质的系统在1 h内硝酸盐氮脱除率达到71.8%,48 h后几乎全部脱除。NaOH改性玉米秸秆有效提高了系统脱氮效率,并且具备尾水处理附加成本低、环境友好等优势。因此,经NaOH改性后的玉米秸秆是一种适宜的尾水脱氮外加生物质碳源。