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     

自然水体生物膜对Pb2+ Zn2+的吸附特性

以合肥董铺水库为水源、天然纯棉绳为人工基质培养自然水体生物膜,研究了该生物膜对Pb2+和Zn2+的吸附特性及其影响因素.结果表明,单一重金属离子体系中,生物膜对两种重金属离子的吸附均符合Freundlich吸附等温式(R2Pb=0.99900,R2Zn=0.9989)和Langmuir吸附等温式(R2Pb=0.982 ...     

曝气池活性污泥胞外聚合物对pb2+、Zn2+、Cu2+的吸附研究

[目的]研究曝气池活性污泥胞外聚合物对Pb2＋、Zn2＋、Cu2＋的吸附能力。[方法]以曝气池活性污泥提取的胞外聚合物（EPS）作为吸附剂,研究了吸附时间、pH、EPS投加量、不同初始金属浓度以及Pb2＋、Zn2＋、Cu2＋3种金属离子共存等因素对其吸附Pb2＋、Zn2＋、Cu2＋的规律。[结果]吸附时间对EPS吸附Pb2＋、Zn2＋、Cu2＋的影响均为随着时间的延长,去除率不断增加,分别在30、60和20 min处达到吸附平衡。pH对其的影响均表现为在酸性条件下随着pH的上升,去除率先上升后又下降,当pH=6时,去除率均达最大,分别为52.17%、39.83%和65.45%,之后去除率均随pH的升高先下降后上升。随着EPS投加量增加,Pb2＋的去除率先增大后降低,其吸附量呈逐渐下降的趋势;Zn2＋的去除率和吸附量均逐渐减少,而Cu2＋的去除率和吸附量均逐渐增加。随着初始金属离子浓度的增加,EPS对Pb2＋、Zn2＋、Cu2＋的吸附量均逐渐增加,而去除率均逐渐减小。3种金属离子共存时,EPS对Pb2＋的去除率随着EPS投加量的增加先增加后降低,Zn2＋的去除率是逐渐降低的,Cu2＋的去除率先降低后上升,当EPS投加量〉17 ml后,Cu2＋的去除率远远高于Pb2＋和Zn2＋。[结论]该研究为含重金属废水处理提供理论依据。     

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。     

改性膨润土对废水中Cu2+、Zn2+去除效果的研究

在对钙基膨润土原土进行钠化的基础上,用阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)与阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)改性制得了有机改性膨润土.通过对含Cu2+、Zn2+废水处理试验,发现Na-膨润土及有机改性膨润土对Cu2+、Zn2+的吸附符合Langmuir方程,有机改性膨润土比Na-膨润土具有更大的吸附容量.试验对影响Cu2+、Zn2+去除的吸附时间、pH、膨润土用量、温度等因素进行了优化研究.当改性膨润土用量为5.0 g·L-1时,对实际电镀废水中Cu2+、Zn2+去除率分别为97.8%和87.6%.     

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。     

羧甲基壳聚糖对Mg~(2+)的吸附性能研究

研究羧甲基壳聚糖对Mg2+的吸附作用,探讨了溶液的pH、吸附时间、温度等因素对吸附率的影响。实验表明,在pH值为4~5时,羧甲基壳聚糖对Mg2+的吸附性能很好,其饱和吸附容量为106mg/g,方法的相对标准偏差为9.6%。     

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.     

钒(V3+)与水钠锰矿共沉淀的相互作用及对Pb2+和Zn2+的去除研究

[目的]随着科技的发展,钒(V)元素在材料上的应用逐渐成为关注的焦点,但随之而来的潜在环境危险也逐渐突出.因此,对于V在环境中迁移转化的行为值得深入研究.研究表明,土壤及沉积物质中的矿物对环境中污染元素的迁移转化有较强的控制作用,且环境中钒与氧化锰的含量正相关关系.此外,水钠锰矿是环境中较为常见的层状氧化锰,因其分布广和活性强,常作为层状氧化锰的模式矿物进行研究.因此,水钠锰矿与V元素的相互作用及环境效应有待进一步探究.[方法]通过V3+阳离子与水钠锰矿共沉淀方式制备含V的水钠锰矿,采用XRD、FTIR、SEM和XAS等技术以及湿法化学和等温吸附实验相结合,分析V与水钠锰矿共沉淀后,V对水钠锰矿形貌特征及性质的影响,以及V在水钠锰矿中的存在形态.[结果]随着V3+含量的增加,水钠锰矿c轴方向尺寸从10.98 nm显著下降到2.96 nm,比表面积有增大趋势,而水钠锰矿花球状颗粒显著减小.水钠锰中的V元素最终是五价,少部分的V5+进入了水钠锰矿层内减少了Mn4+的含量,降低了空位含量;其它较多的则可能以VO43?或和V6O162?的阴离子团或簇的方式存在于层间和吸附在边面位点.且在重金属去除中,随着掺V含量增加,水钠锰矿对Pb2+去除率增加,但对Zn2+去除率降低.[结论]V3+与水钠锰矿的共沉淀,使得水钠锰矿负电荷增多,导致K+离子含量上升;同时V元素被氧化为V5+,可以不同形式存在于水钠锰矿的层间、层内和边面,从而增强了水钠锰矿对Pb2+和Zn2+的选择性去除.上述结论为V的环境行为和归趋提供了理论基础.     

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     

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     

纳米二氧化钛改性竹炭光催化降解2,4-二氯苯酚的研究

研究发展了一种以钛酸四丁酯和竹炭为原料,采用溶胶-凝胶-浸渍法制备的纳米改性竹炭新材料,用X射线粉末衍射仪表征了改性竹炭的粒径,分析了该材料在不同质量浓度、不同pH值下对2,4-二氯苯酚溶液降解性能,对比分析了纳米二氧化钛改性竹炭、竹炭和二氧化钛粉末3种不同体系下2,4-二氯苯酚的降解率,还测试了改性竹炭再生性能。结果表明,改性竹炭材料具有良好光催化降解性能,在溶液中2,4-二氯苯酚初始质量浓度为120 mg.L-1,pH 10,反应75 min时降解率达到了96.4%,pH 6时,降解率仅为61.7%,再生改性竹炭降解率为96.3%,表现出良好的再生性能。图3表1参14     

鱼腥藻对重金属污水中Zn2+的吸附研究

[目的]研究鱼腥藻对电镀废水中Zn~(2+)的吸附效率。[方法]以鱼腥藻为材料,利用原子吸收分光光度法,测定鱼腥藻在5 min内对电镀废水中Zn~(2+)的吸附去除效果。[结果]鱼腥藻浓度为629.2 mg/L时,电镀废水中Zn~(2+)浓度由3.296 5降至0.748 5 mg/L,单位吸附量达4.859 5 mg/g,对Zn~(2+)的吸附效率最高,达77.3%。[结论]该研究为重金属污水的治理提供了理论依据。     

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。     

蚯蚓黏液联合竹炭堆肥对污泥中重金属的影响

重金属积聚于生活污泥中限制了其利用价值,为削弱污泥中重金属有效性和提升其可利用性,向污泥中添加蚯蚓黏液和不同比例竹炭（2%、4%、6%和8%）,以污泥单独堆肥为对照组,探究黏液联合竹炭对堆肥后污泥的理化性质和重金属行为的影响。结果表明,相比污泥单独堆肥,添加黏液提升了污泥pH、电导率（EC）和降低了总氮（TN）、总磷（TP）,添加竹炭后,污泥弱酸性环境进一步改善,有机质（OM）和EC提高,但营养元素仍存在一定流失。在单独黏液堆肥时,重金属总量（Pb、Ni、Cu、Zn和Cd）降低,Pb、Ni、Cd的交换态和碳酸盐结合态向残渣态转化,降低其有效性,随着污泥中添加黏液和不同比例竹炭,重金属总量进一步降低,Pb、Ni、Zn交换态和碳酸盐结合态逐渐向残渣态转化,而Cu有机结合态逐渐向交换态、碳酸盐结合态和残渣态转化,降低Pb、Ni、Zn和升高Cu的有效性。通过相关、回归和主成分分析可知,黏液联合竹炭主要改变EC和OM,分别影响污泥中有效Cu和有效Zn、Pb、Ni。黏液+8%竹炭处理在降低污泥中多数重金属有效性的效果最为显著。     

烧烤竹炭表面结构特征及其对水体中铵氮的吸附行为

在运用 X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜与能谱仪（SEM\|EDS）和傅立叶红外光谱议（FTIR）等仪器分析烧烤竹炭表面结构特性基础上,研究其对水体中铵氮的静态吸附行为。结果表明,以微孔为主的烧烤竹炭表面含有多种含氧官能团,如羟基、羧基等,同时还含有亚甲基、反异烯烃、芳香族和脂肪族结构;烧烤竹炭对铵氮的吸附在80 min内基本达到吸附平衡,其吸附量随着水溶液中铵氮的增加而增加,Freundlich方程能够更好地描述铵氮在烧烤竹炭上的等温吸附行为;系统的ΔG ＜0,ΔH ＞0,烧烤竹炭对铵氮的吸附作用是一个自发的吸热过程;铵氮在烧烤竹炭上的吸附动力学数据符合准二级方程,吸附过程受外部液膜扩散、表面吸附和颗粒内扩散过程的影响。     

柱状竹炭基肥挤压造粒成型工艺的研究

为探索挤压造粒工艺对竹炭和木醋液加以利用,用来制备成型质量优良的柱状竹炭基肥,将自制的挤压成型模具与万能试验机相结合搭建成挤压造粒平台。以抗渗水性、密度和抗压强度作为成型质量的综合评价指标,通过单因素试验来考察粘结剂种类、粘结剂添加量、竹炭含量、成型压力和模孔孔径5个因素对试验指标的影响情况;在此基础上,又进行了正交试验,筛选最佳成型工艺。试验结果表明,粘结剂种类、粘结剂添加量、成型压力和模孔孔径对抗压强度有显著影响,竹炭含量对抗压强度影响不显著;粘结剂种类、粘结剂添加量和模孔孔径对抗渗水性影响显著,竹炭含量、成型压力对抗渗水性影响不显著;粘结剂种类、竹炭含量对密度影响显著,其他因素对密度影响不显著。运用综合平衡法得到的最佳组合方式为:竹炭含量50%、粘结剂为木质素磺酸钠、粘结剂添加量为20%、成型压力为10 MPa、模孔孔径为5 mm。此条件下,成型质量最佳,抗压强度为36.90 N,密度为1.190 g·cm-3,抗渗水性为93.45 min。