高温秸秆生物炭对苯酚的吸附特性研究

为使农作物秸秆得到资源化利用,研究采用慢速热解技术于650℃条件下制备茄子秸秆生物炭和玉米秸秆生物炭吸附剂,以去除废水中的苯酚。吸附实验结果表明,废水中苯酚的初始浓度、吸附温度和时间等因素均能影响生物炭对苯酚的吸附效果。两种秸秆生物炭对苯酚的吸附能力表现为玉米秸秆生物炭茄子秸秆生物炭。两种生物炭对苯酚的等温吸附线符合Langmuir模式和Freundlich模式。     

改性小麦秸秆生物炭对水中Cr(Ⅵ)的吸附性能

以小麦秸秆为原料,通过高温热解和硝酸改性得到小麦秸秆生物炭吸附材料,将其应用于水中重金属六价铬[Cr(Ⅵ)]的处理,研究改性时间、溶液初始pH值、投加量对吸附效果的影响,并采用Freundlich和Langmuir等温吸附方程对等温吸附过程进行拟合。扫描电子显微镜(scanning electron microscope,简称SEM)表征结果表明,采用硝酸改性后的小麦秸秆生物炭内部结构舒展,孔隙丰富,具有更大的吸附空间,更有利于材料对Cr(Ⅵ)的吸附作用。批量处理吸附试验结果表明,对于50 mL浓度为100 mg/L的含Cr(Ⅵ)废水,改性小麦秸秆生物炭的最佳吸附条件为pH值3、吸附剂用量0.6 g、吸附时间12 h。等温吸附试验结果表明,吸附过程更符合Freundlich模式,最大吸附量可达到41.938 mg/g。     

玉米秸秆吸附去除水溶液中染料的性能研究

[目的】研究玉米秸秆吸附去除水溶液中染料的性能。[方法]研究了玉米秸秆作为吸附剂对非水溶性分散红玉S-2GFL和水溶性活性蓝X—BR2种染料去除的可行性,重点考察了pH值、染料初始浓度、吸附剂投加量、吸附荆粒径、电解质和吸附时间等因素对染料吸附脱色率的影响。[结果]当初始pH值为2,吸附时间为36h,吸附剂粒径为30～40（380～550μm）目,染料浓度为50mg/L,吸附剂量为5g/L时,玉米秸秆对这2种染料的去除效果较好,吸附脱色率可以达到96％以上。两者的吸附等温线均符合Langmuir和Freundlich方程,2个吸附过程亦符合Langergren准一级反应动力学方程。但是随着水溶液中氯化钠浓度提高,玉米秸秆对染料的吸附脱色率呈下降趋势。[结论]玉米秸秆对2种不同类型的染料均有很好的去除效果,用其处理染料废水前景广阔。     

生物改性秸秆对模拟废水中天蓝A的吸附特性研究

[目的]研究生物改性秸秆对模拟废水中天蓝A的吸附特性。[方法]利用微生物代谢作用对水稻秸秆进行生物改性,并比较了改性前后的水稻秸秆对模拟废水中天蓝A的吸附特性。[结果]模拟废水中天蓝A浓度为100 mg/L时,吸附剂的最佳用量为10 g/L,最适反应pH为1～2。两种吸附剂均在35 min左右达到吸附平衡,且吸附过程符合拟二级动力学方程。生物改性秸秆和天然秸秆的吸附等温曲线与Freundlich方程和Langmuir方程的拟合均高度相符,对天蓝A的最大吸附量分别为15.80和13.17 mg/g,即改性后秸秆的最大吸附量提高了20%。[结论]利用生物改性方法提高秸秆对模拟废水中染料的吸附性能,具有经济环保、简单高效的优点,有较高的研究价值和应用前景。     

棉花秸秆生物炭对重金属Pb(Ⅱ)的吸附性能研究

以南疆农业废弃物棉花秸秆为原料,采用限氧控温裂解法制备不同温度(200、400和600℃)下的棉花秸秆生物质炭(CSBC200、CSBC400和CSBC600),研究棉花秸秆生物质炭对重金属Pb(Ⅱ)的吸附性能及影响因素,探讨pH、温度、初始浓度和吸附剂投加量对棉花秸秆生物炭吸附Pb(Ⅱ)的影响。研究结果表明:随着热解温度的升高生物炭的pH、比表面积及芳香性增强;不同热解温度制备的棉花秸秆生物炭对Pb(Ⅱ)的快速吸附过程发生在2 h内,吸附在10 h以后逐渐达到平衡状态,准二级动力学吸附模型能较好地描述棉花秸秆生物炭对Pb(Ⅱ)的动力学吸附过程;不同热解温度制备的棉花秸秆生物炭对Pb(Ⅱ)的吸附能力不同CSBC600 CSBC400 CSBC200,且CSBC600远高于其他;CSBC400和CSBC600的吸附过程更符合Freundlich模型,吸附体系既有物理吸附又有化学吸附;棉花秸秆生物炭对Pb(Ⅱ)的吸附最佳pH为5. 00,其饱和吸附量随着体系温度的升高而增加,吸附是自发进行的吸热过程,溶液体系温度升高更有利于吸附的进行。     

文冠果水热炭对苯酚的吸附性能研究

以文冠果加工剩余物为原料,根据湿法焙烧技术在室内制备了文冠果水热炭,探讨其对模拟废水中苯酚的吸附性能.利用傅里叶红外光谱仪、X射线衍射仪、扫描电镜、氮吸附比表面积及孔径测定仪等分析测试手段对水热炭进行了结构表征.通过正交试验与单因素试验分别考察了水热炭处理苯酚废水过程中苯酚废水初始质量浓度、吸附时间、文冠果水热炭投加量、pH等的影响显著程度与最佳吸附条件,并进行了吸附动力学与热力学研究.结果 表明,制备的文冠果水热炭表面含有丰富的含氧官能团,水热炭吸附苯酚过程中影响吸附效果的主次因素为吸附剂投加量＞苯酚废水初始质量浓度＞pH＞吸附时间,最佳的吸附条件为:温度25℃,pH=5,水热炭加量0.3g,吸附时间80min,苯酚废水初始质量浓度50mg/L;水热炭对苯酚的吸附动力学特征符合准二级动力学模型,其吸附过程主要受化学吸附机理控制;在25～45℃范围内,Freundlich模型可以较好地解释水热炭吸附苯酚的等温吸附过程;水热炭吸附苯酚是吸热过程,该过程可自发进行.该研究可为开发廉价高效的有机污染物吸附剂提供科学依据.     

氯化锌改性稻草秸秆吸附Cu2＋的研究

[目的]对氮化锌改性稻草秸秆吸附Cu2进行研究.[方法]选用ZnCl2作为活化剂,用640W的微波照射稻草秸秆4min,对其进行改性.研究了不同吸附剂投加量、pH、吸附时间条件下,改性稻草秸秆对水溶液中Cu2＋吸附的效果,并对其等温吸附特征、吸附动力学和热力学进行了系统地分析.[结果]当吸附剂投加量为0.2g,pH为6时,氯化锌改性稻草秸秆对Cu2＋的吸附效果最好,吸附达到平衡的时间为8h.改性稻草秸秆对Cu2＋的吸附过程符合Langmuir、Freundlich等温吸附模型以及准二级动力学方程.热力学分析表明,△G＜0,该吸附反应属于自发反应.[结论]该研究为改性稻草秸秆在含铜废水处理中的应用提供了理论依据.     

颗粒活性炭对4-氯酚模拟废水吸附研究

[目的]将颗粒活性炭应用于吸附处理含4-氯酚废水。[方法]研究颗粒活性炭对模拟废水中4-氯酚的吸附过程。[结果]在30℃,摇床转速为150r／min时,颗粒活性炭对4-氯酚静态吸附6h可达吸附平衡;采用Langemuir和Freundlich吸附等温式对试验数据进行线性拟合,4-氯酚在颗粒活性炭上的吸附行为符合Freundlich等温式。测定了30℃时4-氯酚通过颗粒活性炭固定床的穿透曲线,穿透时颗粒活性炭的吸附容量为37．8mg／g,为同条件下静态吸附容量的0．5018。[结论]颗粒活性炭对模拟废水中的4-氯酚具有良好的吸附作用。     

锰改性玉米秸秆生物炭吸附去除1,4-苯醌

采用恒温批处理平衡法研究生物炭热解温度、吸附剂质量、吸附质溶液初始p H值对锰改性玉米秸秆生物炭吸附1,4-苯醌的影响,并进行了动力学和热力学分析。经Mn SO4改性的玉米秸秆生物炭明显提高了对1,4-苯醌的吸附去除能力,同时热解温度的升高能大幅度提高其吸附能力,当吸附剂质量为20 mg时,1,4-苯醌的吸附量和去除率为最佳值。p H=8.0时吸附量最高,达到75.977 mg/g。准二级动力学模型能够更好地描述该吸附过程,其控制步骤为化学吸附。等温吸附试验结果表明,锰改性玉米秸秆生物炭吸附1,4-苯醌的机理主要以多分子层吸附为主,伴随表面单分子层吸附。     

玉米秸秆生物炭对磷酸三（2-氯异丙基）酯的吸附特性及机理

为探究生物炭对磷酸三(2-氯异丙基)酯(TCIPP)的吸附机理及pH、温度和吸附剂添加量对吸附效果的影响,以玉米秸秆为原料,经500℃限氧热解制备生物炭,通过元素分析、FTIR及XPS等方法分析了生物炭吸附前后表面官能团及元素的变化。结果表明,生物炭对TCIPP的吸附过程更符合准二级动力学(R²=0.964 1)和Temkin(R²=0.994 8)方程,吸附过程以化学吸附为主且存在分子间作用力;生物炭对TCIPP的吸附过程包括液膜扩散、表面吸附及颗粒内部扩散三个过程。pH值和吸附剂添加量对吸附效果的影响较大,而温度对吸附过程的影响较小。生物炭吸附前后的FTIR和XPS表明,生物炭表面的—OH、C=O及芳环上的C—H等官能团以π-π、配位作用参与了吸附过程。研究表明,生物炭对TCIPP的吸附受多个因素的影响,因此在使用生物炭去除污染物时要综合考虑其本身理化性质及外界环境因素的影响。     

改性生物炭对沼液氨氮的吸附效果研究

针对沼液中氮含量排放超标污染问题,为筛选出能使氮元素最大回收的有效吸附方法,以玉米秸秆、玉米芯和木屑为原料,分别于550℃、600℃、650℃下热解成生物炭,并采用NaOH+微波、FeCl3、KOH和HNO3对其进行改性处理,采用扫描电镜和压汞仪对生物炭进行表征,通过吸附动力学、吸附等温线和影响因素试验考察生物炭对NH+4-N的吸附效果。结果表明：NaOH+微波改性的550℃玉米秸秆炭（A-550-NaM）、KOH改性的550℃玉米秸秆炭（A-550-K）、NaOH+微波改性的600℃木屑炭（C-600-NaM）和FeCl3改性的550℃玉米芯炭（B-550-Fe）对NH+4-N的吸附平衡时间在60~150 min之间,其平衡吸附量分别为8.58 mg/g、8.30 mg/g、7.95 mg/g和8.01 mg/g;Langmuir模型较Freundlich模型更适合描述B-550-Fe、A-550-NaM和A-550-K对NH+4-N的吸附行为,3种改性生物炭对NH+4-N的最大吸附量分别为200.24 mg/g、101.86 mg/g和94.82 mg/g。     

酵母球吸附水中对硝基苯胺的行为研究

[目的]研究酵母球吸附水中对硝基苯胺的吸附热力学特征.[方法]测定pH、温度以及酵母空心球的用量对对硝基苯胺吸附行为的影响.[结果]温度对硝基苯胺的平衡吸附量的影响不大,在小范围随温度的升高而降低.pH在2.0 ～8.0范围内,对硝基苯胺都有较高的吸附量.酵母球用量对对硝基苯胺的吸附在一定范围内呈正比,直至达到饱和.对硝基苯胺在酵母空心球上的吸附等温线都能很好地利用Freundlich方程进行拟合,吸附为放热反应且为优惠型吸附,其吸附行为为自发、放热的熵减少过程.[结论]空心球表面有大量的亲水性和疏水性基团.它的两亲属性和特定的化学官能团表明,它是一种潜在的优秀吸附剂.     

活性炭对垃圾渗滤液中DEHP的吸附研究

[目的]评估活性炭处理含邻苯二甲酸二（2-乙基己基）酯（DEHP）垃圾渗滤液的吸附特性。[方法]采用静态吸附法,研究了溶液的pH、活性炭用量及反应时间对活性炭吸附去除DEHP效果的影响,并利用Langmuir和Freundlich模型对吸附等温平衡过程进行了拟合。[结果]活性炭对DEHP的吸附效率随着活性炭用量和反应时间的增加而提高,当活性炭用量为0.1～0.5 g和反应时间为30～150min时,DEHP吸附效率分别为44%～87%和63%～88%;在试验条件下最佳pH为5.0。试验数据更加遵循Langmuir模型。[结论]为活性炭在垃圾渗滤液DEHP处理中的应用研究提供了理论依据。     

施用原始及铁改性生物质炭对土壤吸附砷(Ⅴ)的影响

  目的  考察生物质炭及铁改性生物质炭对土壤吸附砷[As(Ⅴ)]的影响。  方法  以法国梧桐Platanus orientalis修剪枝为原料在650 ℃限氧条件下热解制备生物质炭,并通过氯化铁(FeCl₃)溶液浸渍、热解,将其进一步制备成铁改性生物质炭,对比考察改性后生物质炭理化性质和表面官能团的变化;并通过批量吸附试验探究不同As (Ⅴ)初始质量浓度、吸附时间对施炭土壤吸附As (Ⅴ)效果和规律的影响,通过分析吸附等温线特征和吸附动力学特征,探明吸附机制。  结果  铁改性生物质炭较原始生物质炭pH、比表面积及官能团数量降低,但灰分质量分数和电导率有所增加;Langmuir模型能较好拟合施炭土壤对As(Ⅴ)的吸附过程,表明吸附以单分子层为主。当As (Ⅴ)溶液初始质量浓度大于25 mg·L?1后,铁改性生物质炭对As (Ⅴ)的吸附量大于原始生物质炭,且最大吸附量为0.36 mg·g?1。原始生物质炭和铁改性生物质炭对As (Ⅴ)的动力学吸附符合准二级动力学方程,吸附过程在4 h前后分别为快速吸附和慢速吸附2个阶段,在24 h左右趋于平衡,且铁改性生物质炭处理下土壤的饱和吸附量比原始生物质炭处理高11%。  结论  施用2种生物质炭均能提高土壤对As (Ⅴ)的吸附效果,且铁改性生物质炭的吸附效果优于原始生物质炭。因此,施用铁改性生物质炭可以加强土壤对As (Ⅴ)的吸附作用从而降低As生物有效性。图6表3参39     

大孔树脂吸附金丝桃素的动力学和热力学研究

[目的]研究D101大孔树脂对金丝桃素的动力学和热力学特征。[方法]采用拟1级、2级吸附动力学模型和颗粒内扩散Kannan方程对吸附动力学过程进行拟合;等温吸附模型采用Langmuir模型、Freundlich模型和Temkin模型,使用Origin分别对3种模型进行线性拟合。[结果]动力学研究表明,D101大孔树脂对金丝桃素的吸附符合拟2级动力学方程描述;热力学研究表明,D101大孔树脂对金丝桃素的吸附符合Freundlich等温吸附方程。吸附焓变ΔH〈0,说明D101大孔树脂对金丝桃素的吸附过程是放热过程,且｜ΔH｜〈20kJ/mol,表明吸附过程为物理吸附过程;吉布斯自由能ΔG〈0,表明吸附过程是自发的;吸附熵变ΔS〉0,表明吸附伴有熵值增加的过程。[结论]该研究可为大孔树脂分离纯化金丝桃素的工业化放大生产提供理论依据。     

玉米秸秆酸解产糖影响因素研究

[目的]考察影响玉米秸秆稀酸水解产糖的主要因素,为进一步提高玉米秸秆利用率提供参考。[方法]通过单因素和正交设计试验分别考察稀酸浓度（稀H2SO4）、酸解温度、固液比、酸解时间对玉米秸秆酸解产糖得率的影响。[结果]酸解温度、酸解时间、稀酸浓度、固液比对酸解产糖得率均有影响,影响大小顺序依次为酸解温度〉稀酸浓度〉酸解时间〉固液比。正交试验结果表明,最适酸解条件为酸解温度120℃,稀酸浓度1.5%,酸解时间60min,固液比7.5%,在该试验条件下还原糖得率为29.64%。[结论]此研究为进一步提高玉米秸秆利用率和转化率提供重要的理论依据和借鉴意义。     

复合酶降解玉米秸秆工艺条件的研究

[目的]为了寻找玉米秸秆酶解的最佳工艺条件。[方法]采用5因素3水平的正交试验,利用复合酶进行玉米秸秆的酶解,研究降解玉米秸秆的最佳工艺条件,并利用扫描电镜观察秸秆在降解过程的形态结构变化。[结果]影响该复合酶降解玉米秸秆的因素为:pH值>底物浓度>反应时间>酶用量>反应温度。该复合酶降解玉米秸秆的最佳工艺条件为:酶用量0.20%,底物浓度5.0%,反应时间3.0 h,反应温度50℃,pH值5.0。此时,降解率最高(达27.6%)。电镜观察表明:玉米秸秆经酶解作用后表面蜡质结构被降解,内部的致密结构变得松散,出现空洞。[结论]该研究为玉米秸秆的生物利用提供了参考依据。     

改性甘蔗渣吸附水溶液中酸性染料的研究

[目的]寻找新的、低值的、具有高效染料吸附能力的生物材料来加强染料废水污染的治理工作。[方法]以磷酸改性处理后的甘蔗渣作为生物吸附剂,对水溶液中的酸性橙和酸性金黄染料进行吸附研究,探讨了溶液的pH值、染料初始浓度、吸附温度、改性甘蔗渣用量、吸附时间等因素对吸附的影响,并将其同没有经过改性处理的普通甘蔗渣进行比较。[结果]在染料浓度50 mg/L、吸附剂投量2.0 g/100 m l、pH值2、吸附温度35℃、吸附时间180 m in的情况下,改性甘蔗渣对酸性金黄和酸性橙的吸附率分别达到97.8%和96.4%,相对于没有改性的普通甘蔗渣,其吸附率分别提高了63.3%和65.7%。[结论]通过酸改性的甘蔗渣是一种良好的酸性染料生物吸附剂。     

废报纸生物质炭的制备及对铜离子的吸附性能

  目的  以废报纸为原料,通过氮气（N₂）保护在不同热解温度下制备生物质炭,并探讨废报纸基生物质炭对铜离子（Cu2+）的吸附性能和吸附机制。  方法  采用元素分析、比表面积分析仪（BET）、傅里叶红外光谱（FTIR）、X射线光电子能谱（XPS）、扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）和原子吸收光谱仪（AAS）等对生物质炭进行表征。  结果  所制备的生物质炭具有多孔结构,比表面积高（211 m2·g-1）,有利于从水中去除Cu2+。生物质炭的物理和化学性质随着热解温度的变化而变化。随着热解温度的升高,生物质炭的芳香性、比表面积、pH和灰分含量逐渐增加,而氢、氮和氧含量下降。同时进行批量吸附试验,分析溶液初始pH、吸附时间、初始浓度、不同吸附温度对生物质炭吸附容量的影响。热解温度为400、500、600℃的生物质炭在30℃、pH为5.0的条件下最大吸附容量分别为107、115和138 mg·g-1。伪二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型能很好地模拟吸附过程,表明在此吸附过程中,化学吸附是限速步骤,吸附发生在吸附剂内特定的均相位点（单层吸附）。通过热力学模型计算所得ΔHo为正值,表明吸附过程是吸热反应。此外,生物质炭的吸附机制包括沉淀作用、离子交换、π-π作用和络合反应。  结论  本研究以废报纸为原料,所制备的生物质炭是具有一定应用前景的、环境友好的、高效的Cu2+吸附材料。