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。     

木质纤维素/蒙脱土纳米复合材料吸附水中Cd(Ⅱ)的研究

采用木质纤维素与蒙脱土经插层复合反应,成功的合成了一种新型吸附剂木质纤维素/蒙脱土纳米复合材料(LNC/MMT),研究了其对水中Cd(Ⅱ)的吸附行为以及影响吸附效果的重要因素,利用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)分析方法对纳米复合材料的结构进行表征,通过动力学、热力学模型拟合探讨其吸附机理。结果表明,木质纤维素/蒙脱土纳米复合材料对水中Cd(Ⅱ)具有很好的吸附效果,在Cd(Ⅱ)溶液初始浓度0.005 mol/L、p H值5.6、吸附温度55℃、吸附时间80 min时,吸附容量达到最大值118.45 mg/g。吸附动力学可以用准二级动力学方程描述;等温吸附模型符合Langmuir方程,木质纤维素/蒙脱土吸附Cd(Ⅱ)主要是单分子层化学吸附。     

不同作物原料生物质炭对溶液芘的吸附特性

采用小麦秸秆、玉米秸秆和花生壳低温热裂解生成的生物质炭,通过控制吸附时间、溶液初始质量浓度和投加量,研究了不同作物原料生物质炭对芘的吸附性能,并比较了三者的解吸率。结果表明:3种生物质炭对芘的吸附约经12 h达到平衡,吸附动力学过程符合Lagergren准二级反应动力学模型;等温吸附均可用Langmuir方程和Freundlich方程拟合,且前者拟合程度稍好;玉米秸秆炭、小麦秸秆炭和花生壳炭在25℃下对芘的饱和吸附量分别为1667、714、370μg·g-1;在生物质炭投加量为500 mg·L-1时,3种生物质炭对芘的去除率均在90%以上;将吸附达平衡后的生物质炭进行连续6 d的解吸,发现3种生物质炭对芘的解吸率均在7%以下。因此,作物秸秆,尤其是玉米秸秆,热裂解成生物质炭可望作为去除水体多环芳烃污染的新型吸附材料。     

改性水稻秸秆对Cd(Ⅱ)的吸附性能

采用琥珀酸溶液活化法制备改性水稻秸秆,利用扫描电子显微镜(scanning electron microscope,简称SEM)和傅里叶红外光谱仪(Fourier transform infrared spectrometer,简称FT-IR)对改性前后样品的组成、形貌进行表征,对比了秸秆改性前后的结构和成分变化。采用静态吸附试验,研究初始pH值、吸附剂添加量和吸附时间对二价镉Cd(Ⅱ)吸附性能的影响。结果表明,改性后水稻秸秆形貌无明显变化,但组成成分有一定变化,其中羧基数量增加。在一定范围内增大改性水稻秸秆用量、溶液pH值和吸附时间有助于提高改性水稻秸秆对Cd(Ⅱ)的吸附量,吸附动力学可用拟二级动力学方程描述,等温吸附模型符合Langmuir方程。     

稻草生物质炭对3种可变电荷土壤吸附Cd（Ⅱ）的影响

按土重的3%和5%向采自海南和广西的3种可变电荷土壤中添加由稻草制备的生物质炭,混合培养30d后用一次平衡法研究了生物质炭对土壤吸附Cd(Ⅱ)的影响及其与土壤表面电化学性质的关系,旨在阐明生物质炭促进可变电荷土壤吸附和固定Cd(Ⅱ)的机制。结果表明,添加稻草炭显著提高了3种土壤的阳离子交换量(CEC)和土壤pH,并使土壤胶体Zeta电位向负值方向位移。因此,添加稻草炭增加了土壤表面的负电荷量,土壤表面对Cd(Ⅱ)的吸附容量增强,使3种可变电荷土壤对Cd(Ⅱ)的吸附量增加,且Cd(Ⅱ)吸附量的增幅随稻草炭添加水平的提高而增加。Freundlich方程和Langmuir方程可以拟合3种土壤对Cd(Ⅱ)的吸附等温线,但Freundlich方程拟合效果更好,该方程表征吸附容量的参数k也随着稻草炭添加水平提高而增大。研究表明在pH3.0～5.0范围内,稻草炭均增加土壤对Cd(Ⅱ)的吸附量。添加稻草炭提高土壤pH,促进Cd(Ⅱ)的吸附,因为Cd(Ⅱ)的吸附量随pH升高而增加。解吸实验表明,添加稻草炭处理Cd(Ⅱ)的解吸量高于对照处理,说明生物质炭提高了土壤对Cd(Ⅱ)的静电吸附量。     

Cd在吉林省3种典型土壤上的吸附及其影响因素研究

为了解Cd在不同土壤类型中的吸附特性,通过批量平衡吸附试验,探究了重金属Cd在吉林省盐碱土、黑土和白浆土3种典型土壤中的吸附行为及不同影响因素对Cd吸附特性的影响。结果表明:Cd在3种土壤中的吸附过程用Langmuir模型拟合最优,且对Cd的最大吸附量顺序为盐碱土黑土白浆土;与准一级动力学方程相比,准二级动力学方程对3种土壤吸附Cd的拟合效果更好,说明3种土壤对Cd的吸附过程是多重吸附共同作用的结果;Cd在3种土壤中的吸附均为自发、吸热和无序反应;在试验pH范围内(3.0～11.0),3种土壤对Cd的吸附量呈现先增加后趋于平衡的趋势;Al~(3+)和Ca~(2+)浓度的增加均使3种土壤对Cd的吸附量减少;添加生物质炭后3种土壤对Cd的吸附量增加。     

Fe-Zr双金属有机框架材料吸附去除水中磷酸盐

用溶剂热法合成Fe-Zr双金属有机框架(metal organic framework, MOF)材料并研究了其吸附水中磷酸盐的性能,考察了溶液pH值和吸附剂用量对吸附的影响.结果表明, pH值为中性时Fe-Zr MOF吸附磷的效果最佳; Fe-Zr MOF对磷酸盐的吸附在24 h时达到平衡,吸附过程符合准二级动力学方程;吸附等温曲线可用Langmuir方程描述,最大吸附量为285.7 mg/g; Fe-Zr MOF材料重复利用10次后,对磷酸盐的吸附量为最初吸附量的80.6%,显示出良好的重复利用性能.     

磷酸活化核桃壳炭制备及吸附罗丹明B的研究

以核桃壳为原料,采用H₃PO₄活化法制备了核桃壳炭（WSBC）用于去除水溶液中的罗丹明B（RhB）,应用FTIR、XRD、SEM和BET等技术对WSBC进行物相表征,利用UV–vis跟踪吸附过程,分析了H₃PO₄浓度、焙烧温度、吸附温度、投加量、溶液pH、RhB初始浓度对WSBC吸附性能的影响。结果表明：物相表征方面,制备的WSBC具有良好的孔隙结构,其表面具有丰富的官能团,吸附RhB前后,晶相无明显改变。吸附活性方面,采用0.5 mol/L的H₃PO₄溶液活化,600 ℃焙烧2 h制备的WSBC,在20 ℃,初始RhB浓度10 mg/L,投加量0.2 g,吸附时间60 min,RhB的吸附率为90%。WSBC吸附RhB过程符合准二级动力学方程,RhB在WSBC上的吸附遵循Langmuir吸附模型,最大理论吸附量为12.61 mg/g。     

强壮硬毛藻生物炭的FeCl3改性及其对磷酸盐的吸附性能

为资源化利用绿潮藻——强壮硬毛藻Chaetomorpha valida,探索以强壮硬毛藻为原料制备生物炭用于去除水体磷酸盐的可能性,采用450、650、850℃3种温度将强壮硬毛藻制备成生物炭,在最适温度下,用共沉淀法将金属(Fe、Mg、Al)氯化物掺入原始生物炭,制备成3种改性生物炭,使用比色法评估生物炭对磷酸盐的吸附能力,通过拟合动力学和等温吸附方程分析了最佳生物炭的吸附特性,并测定了最佳生物炭水体pH为3～11及生物炭投放量为1～25 g/L时的磷酸盐吸附量。结果表明：650℃为最适温度,改性生物炭的磷酸盐吸附量比原始生物炭有显著提升(P<0.05),其中BC-650-Fe吸附效果最佳,Langmuir方程拟合的最大吸附量为(31.06±0.46) mg/g,实际测量的最大吸附量为(27.70±0.11) mg/g,在20 min左右时吸附达到平衡,通过动力学和等温吸附方程推测,BC-650-Fe对磷酸盐的吸附行为符合均匀的单分子层化学吸附;水体pH对BC-650-Fe的磷酸盐吸附量有显著影响(P<0.05),在弱酸性和中性环境下具有较高的吸附量;随BC-650-Fe...     

AB-8大孔树脂对樟树叶多酚的静态吸附与解吸附特性

AB-8大孔树脂吸附樟树叶多酚的最佳温度为25℃,多酚溶液pH 5.68,最适宜的洗脱液为60%的乙醇溶液(体积分数).AB-8大孔树脂对樟树叶多酚静态吸附4 h达到平衡,吸附率94.4%;静态解吸动力学特性测定表明,解吸2 h,解吸率80.28%;在上述最佳条件下,多酚得率75.78%,纯度63.56%.AB-8大孔树脂等温吸附樟树叶多酚过程符合Langmuir方程,饱和吸附量为47.619 mg·g-1.     

水稻秸秆及其厌氧消化残渣生物炭对Cd (Ⅱ)吸附性能研究

为了寻求水稻秸秆(RS)及其厌氧消化物(DRS)新型的资源化利用途径,采用慢速热解在500℃下制备生物炭(RS500和DRS500)。在对生物炭形貌结构、元素组成、电导率、pH和表面官能团等理化性质及其热稳定性研究的基础上,考察RS500和DRS500去除Cd(Ⅱ)的性能,探讨了潜在的去除机理。结果表明,相比于RS500,经厌氧消化后,DRS500的C、H、O含量下降,而N的含量上升,非极性增大,电导率及比表面积下降,且热重分析显示DRS500热稳定性更好。RS500对Cd(Ⅱ)吸附在12 h达到平衡,而DRS500在48 h仍不能达到平衡。增加pH有利于RS500的吸附,但不利于DRS500的吸附,且吸附过程均为吸热反应。Langmuir模型对Cd(Ⅱ)吸附结果拟合较好,RS500和DRS500对Cd(Ⅱ)吸附符合二级动力学,表明RS500和DRS500主要通过化学作用对Cd(Ⅱ)进行吸附。表面官能团(-OH、C=O、Si-O-Si和C-H等)对Cd(Ⅱ)的吸附起重要作用。     

改性甘蔗渣吸附废水中低浓度Cd~(2+)和Cr~(3+)的研究

在微波作用下,用尿素改性甘蔗渣制备螯合型吸附剂.采用静态摇瓶实验,研究了改性甘蔗渣吸附低浓度Cd2+和Cr3+的影响因素、动力学和热力学特性.结果表明,吸附Cd2+和Cr3+的最佳pH分别为6和4;吸附平衡时间分别为2 h和12 h;温度对吸附的影响不显著.改性甘蔗渣吸附Cd2+和Cr3+的动力学过程可以用二级动力学模型描述;Cd2+的等温吸附行为可以用Langmuir和Freundlich方程描述,Cr3+的吸附行为可以用Langmuir方程描述,它们的饱和吸附量分别为12.38 mg/g,23.92 mg/g;吸附Cd2+和Cr3+的ΔH分别为-5.70 kJ/mol和33.36 kJ/mol,ΔS分别为-25.28 J/(mol.K)和165.47 J/(mol.K);在290-320 K时,吸附Cd2+和Cr3+的ΔG分别为-13.09～-13.77 kJ/mol和-15.05～-19.91 kJ/mol;改性甘蔗渣吸附Cd2+和Cr3+分别为自发进行的放热和吸热过程.通过对甘蔗渣改性前后、吸附重金属离子前后的红外光谱分析,改性渣吸附Cd2+和Cr3+起重要作用的基团是为酰胺官能团.     

玉米秸秆生物炭对Cd2+的吸附特性及影响因素

以玉米秸秆生物炭为实验材料,研究了生物炭吸附重金属Cd2+的性能,分析了吸附温度、吸附时间、初始pH值以及生物炭粒径对吸附的影响,并对吸附前后生物炭样品进行傅里叶变换红外光谱分析(FITR)、X-射线衍射(XRD)和X-射线光电子能谱(XPS)表征以分析吸附机理。结果表明:玉米秸秆生物炭对Cd2+的吸附可用Langmuir等温方程较好地拟合,在不同温度下其饱和吸附量分别为18.49 mg·g-1(288.15 K)、23.51 mg·g-1(298.15 K)、23.59 mg·g-1(308.15 K)和24.43 mg·g-1(318.15 K),吸附动力学过程可以由准二级动力学方程很好地拟合,约40 min即达平衡,pH值为5时吸附量最大,生物炭粒径对吸附无明显影响。结构表征表明,生物炭对Cd2+的吸附机理主要为表面羟基(-C-OH)和羰基(-C=O)与Cd2+发生络合化学反应作用。     

苏云金芽胞杆菌原毒素在蒙脱石上的吸附特性研究

采用河南信阳产钠型蒙脱石为实验材料,研究了苏云金芽胞杆菌(Bt)工程菌株WG-001原毒素蛋白(130kDa)在粒径为0～0.2μm和0～2μm的蒙脱石上的吸附特性。结果表明,蒙脱石在碳酸盐缓冲体系(pH9)对Bt原毒素蛋白的等温吸附曲线符合Langmuir方程(r2>0.99),当原毒素与蒙脱石的质量比例相同时,蒙脱石的平均粒径越小,单位质量吸附量越高。在磷酸盐体系(pH6～8)pH7时单位质量吸附量最大,在碳酸盐体系(pH9～11)单位质量吸附量随pH的增加而下降。Bt原毒素在蒙脱石上的吸附0.5～1.0h就能达到平衡。随着蒙脱石质量比例的增加,蒙脱石对原毒素的单位质量吸附量减小,但吸附百分率增加。在10℃～50℃范围内,温度对单位质量吸附量影响不大。透射电镜分析表明,吸附原毒素前后蒙脱石的粒径没有明显改变。XRD分析证实,吸附原毒素后蒙脱石层间距没有发生变化。     

铁矿渣磁性纳米颗粒的制备及其对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附潜力

【目的】制备铁矿渣磁性纳米颗粒,研究其对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附性能,促进富含铁的工业固体废弃物的资源化利用。【方法】以铁矿尾矿渣为原料,通过化学方法制备改性磁铁纳米颗粒3NH_2-SiO_2@Fe_3O_4,对其进行表征,以批处理法探讨了不同pH、Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)平衡质量浓度和吸附时间下3NH_2-SiO_2@Fe_3O_4对水体中Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的吸附潜力,并用X射线光电子能谱分析技术对吸附Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)前后3NH_2-SiO_2@Fe_3O_4的结构进行分析。【结果】成功制备出了化学稳定性良好、粒径为73~160nm的磁性颗粒3NH_2-SiO_2@Fe_3O_4,磁化强度23.1emu/g,颗粒表面富含-NH_2官能团。随体系pH以及Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)平衡质量浓度的升高,3NH_2-SiO_2@Fe_3O_4对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附量总体呈先迅速增加之后趋于平衡。在0~60min时,随着吸附时间的延长,3NH_2-SiO_2@Fe_3O_4对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)吸附量迅速增加,120min后达到吸附平衡,准二级动力学模型能较好地拟合这一过程。Langmuir吸附等温模型能较好地拟合3NH_2-SiO_2@Fe_3O_4对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附过程,3NH_2-SiO_2@Fe_3O_4对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的最大吸附量分别为158.86和88.93 mg/g。3NH_2-SiO_2@Fe_3O_4对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附机制为不饱和配合吸附。【结论】以铁矿渣等含铁的工业固体废弃物为原料,成功制备出了对Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)具有较好吸附能力的磁性纳米颗粒3NH_2-SiO_2@Fe_3O_4。     

pH值影响Cd在红壤中吸附行为的实验研究

以红壤为供试土壤,研究了其在不同pH值下对Cd(Ⅱ)吸附的特性,同时进行了沉淀反应的理论分析。Cd(Ⅱ)的吸附曲线可划分为3区:低pH弱吸附区;中pH值吸附增长区和高pH值强吸附区。根据Cd与土壤间专性吸附化学反应式建立了Cd在土壤中分配系数与pH的线性方程,试验数据按所建方程进行拟合的结果表明,相关系数随pH的升高而显著升高,意味着随pH值的升高,供试红壤对Cd(Ⅱ)的专性吸附作用加强。沉淀反应的理论分析表明,当土壤溶液pH低于11时,沉淀反应都为碳酸盐控制。试验数据的不同吸附模型拟合结果表明,Langmuir能较好地描述Cd(Ⅱ)在红壤里的吸附行为。最后根据Langmuir模型中参数与pH的关系,建立了试验条件下红壤对Cd(Ⅱ)吸附等温线的pH依存方程。     

Neosartorya hiratsukae对Cu~（2＋）的吸附特征

研究利用真菌Neosartorya hiratsukae（M7）的冻干菌体吸附溶液中Cu2＋的特征。利用红外光谱分析了菌体的主要官能团,分别从动力学、等温吸附2方面进行试验,并研究了溶液pH值、Cu2＋初始浓度、吸附时间对吸附过程的影响。结果表明,菌体富含羟基、羧基等官能团;吸附的最适pH值为5.0;等温吸附过程可以用Langmuir方程进行描述,菌体对Cu2＋的最大吸附量为10.03 mg/g;菌体吸附Cu2＋的过程进行得很快,30 min内可达到平衡吸附量的78.6%,吸附在3 h内达到平衡,吸附过程可用二级动力学方程描述（R2=0.998）。     

甘蔗渣基生物质炭对溶液中Cd(Ⅱ)的吸附解吸作用

以典型南方农业废弃物甘蔗渣为前驱物,于350、450、550℃限氧条件下制备3种生物质炭,分别标记为BC350、BC450、BC550,研究其对溶液中Cd(Ⅱ)的吸附解吸特性,并探讨了p H值对吸附过程的影响。结果表明:伪二级动力学模型能较好地描述生物质炭对Cd(Ⅱ)的吸附动力学过程,其理论平衡吸附量(qe)大小顺序为BC550BC450BC350;生物质炭对Cd(Ⅱ)的吸附过程可采用Freundlich模型(平均R2为0.997 9)和Langmuir模型(平均R2为0.997 8)进行拟合,Langmuir模型可更好地描述Cd(Ⅱ)在3种生物质炭上的解吸过程(平均R2为0.924 0);生物质炭对Cd(Ⅱ)的吸附与解吸过程是不可逆的,存在着明显的迟滞效应(HI为1.347~1.944),并表现为负滞后效应;生物质炭对Cd(Ⅱ)的吸附量随溶液初始p H值的增大呈现先增加后减少的趋势,p H值为6时吸附量最大。因此,甘蔗渣基生物质炭能够强烈吸持溶液中的Cd(Ⅱ)且具明显的解吸迟滞效应,可作为外源Cd(Ⅱ)去除的良好环境功能材料。     

海泡石对典型水稻土镉吸附能力的影响

通过吸附解吸实验研究了添加海泡石后典型水稻土对Cd的吸附解吸特性及其对吸附溶液pH值变化的响应.结果表明,Freundlich方程可以较好地拟合红黄泥、黄泥田和红沙泥3种典型水稻土对Cd的等温吸附过程(R2>0.962).在溶液初始Cd浓度相同的情况下,添加海泡石可使3种水稻土对Cd的吸附量增加20%以上,增强土壤对Cd的吸附强度,有效降低吸附Cd的解吸率.其效果随海泡石添加量的增大而增强.3种水稻十吸附Cd的解吸率均高于70%,而且都随吸附量的增加而上升.溶液的pH值是影响土壤吸附Cd的一个重要因素,在低pH值的条件下(pH<4),随着溶液pH值的降低,土壤对Cd的吸附量迅速降低,当溶液pH值高于5时,pH值的变化对吸附量的影响较小.在溶液初始pH值2～8范围内,添加海泡石均能有效提高3种水稻土对Cd的吸附能力.     

腐植酸对Cd在西部黄土上吸附特性影响的研究

选用西北地区粘土为供试土样,采用振荡离心法研究了腐植酸对Cd在粘土上吸附特性以及相关因素的影响。结果表明,无论是否加入腐植酸,Cd的吸附都能够较好地符合Freundlich方程。在25℃时,加入10 mL55 mg.L-1的腐植酸使土样对Cd的饱和吸附量由29.22 mmol.kg-1增加到31.39 mmol.kg-1,并且Cd在供试土样上的吸附量随温度升高而降低,表明吸附为放热过程。加入与不加腐植酸相比,吸附标准自由能改变量分别为ΔG2θ=-0.949 7 kJ.mol-1和ΔG1θ=-0.888 5 kJ.mol-1。不加腐植酸时,描述Cd在供试土样上的吸附动力学最优方程为Elovich方程,其次为双常数方程;加入腐植酸溶液后,其吸附动力学最优方程改变为双常数方程,且Cd的吸附平衡时间缩短。随着加入腐植酸量的增加,土壤样品对Cd的吸附量明显增加;随pH值的增加,加入腐植酸降低了土壤对Cd的吸附增加量。