玉米秸秆生物炭对溶液体系中不同重金属离子的吸附特性

为探究在废水处理中针对不同重金属吸附特征选择合适的生物炭修复方案,以玉米秸秆为原料,在300和500℃下热裂解得到2种生物炭,通过试验模拟研究生物炭在单组分溶液体系和多种重金属离子的混合溶液体系中,对不同重金属离子的吸附能力,并用等温吸附模型对试验结果进行拟合。研究结果表明:1)对于同种重金属而言,500℃下得到的生物炭的吸附能力更强;2)对于同种吸附材料,单组分与多种重金属离子的混合溶液中对重金属离子饱和吸附量的顺序均为:Ni ~(2+)Zn~(2+)Cd~(2+)Pb~(2+)Cu~(2+);3)但在多种重金属离子的混合溶液体系中金属离子浓度较高条件下,离子之间的相互作用影响生物炭吸附能力;同时Cu~(2+)和Pb~(2+)2种离子具有较高的吸附量,竞争力更强。     

生物炭老化及其对重金属吸附的影响机制

生物炭具有丰富含氧官能团、多孔结构、阳离子交换量、芳香性结构等使其对重金属具有良好的固持作用,进而在重金属污染土壤修复中具有良好的应用前景。生物炭施入土壤中在与土壤接触过程中受物理、化学和生物作用而发生老化现象,致使生物炭特性发生改变。本文综述了原料来源、热解温度和老化方法对老化生物炭特性的影响,以及老化生物炭对重金属吸附的影响机制。老化作用对生物炭特性的改变主要体现在灰分、表面元素组成、含氧官能团、pH、形貌特征、孔隙结构及比表面积。老化生物炭表面含氧官能团、负电荷和CEC含量增加会促进其对重金属的吸附;而比表面积和pH的降低、酚羟基和芳香醚含量增加以及羧基数量减少则抑制其对重金属的吸附。     

生物炭对废水中重金属吸附研究进展

生物炭(Biochar)是废弃生物材料经厌氧限温制备而形成的一种碳含量丰富的炭.由于其精密的孔隙结构和独特的表面化学性质,且廉价易加工,生物炭被广泛应用于废水重金属的修复治理中.近年来,生物炭对废水中重金属吸附的定性和定量描述已经成为研究的热点.对生物炭的概念和基本特性、生物炭吸附废水中重金属的机理与理论模型、影响吸附的因素等进行综述,并探索了生物炭吸附重金属未来的研究方向.     

温度对生物炭吸附重金属特性的影响研究

为探究温度条件对生物炭吸附重金属离子特性的影响,采用吸附试验研究25、45和65 ℃ 3种温度条件下生物炭对单一重金属离子溶液和多种重金属离子混合溶液的吸附能力变化.结果表明:生物炭对4种重金属的吸附均可采用Langmuir和Freundlich方程进行描述;温度是影响生物炭吸附重金属的重要因素,生物炭对Cu的吸附能力...     

生物炭老化及其对重金属吸附固定的影响研究进展

生物炭是生物质在限氧条件下通过高温热解得到的富碳固体,其丰富的含氧官能团、较大的比表面积、高度的芳香性结构等特性,使得生物炭对重金属具有很好的固定作用,因此,生物炭在重金属污染土壤的修复方面具有良好的前景。目前关于生物炭的研究大多集中在新制备的生物炭对重金属污染土壤的短期修复,但生物炭进入土壤后,随着时间的推移,会受到各种地球自然力的作用,逐渐发生老化,老化过程会对生物炭的物理化学性质和吸附性能产生不可忽视的影响。本文系统性地综述了国内外生物炭老化方法以及老化处理对生物炭理化性质、重金属吸附性能和生物有效性的影响等方面的研究进展,阐明当前生物炭老化研究现状,并对未来生物炭老化研究的发展方向提出建议,以期为重金属污染土壤的长期修复提供理论支撑。     

磁性生物炭合成及其对重金属吸附机制的研究进展

磁性生物炭（Magnetic biochar,MBC）因其磁分离能力和广阔应用前景而受到研究者广泛关注。MBC中碳基结构特征（如形貌、比表面积、官能团等）和铁氧化物形态及分布受多因素影响,如原料来源、热解温度、合成方法等。然而,MBC特性与合成条件的关联性以及MBC对重金属的吸附机制有待进一步研究。本文通过阐述合成条件对MBC特性的影响及其吸附重金属机制,提出关于未来MBC吸附重金属研究的一些科学问题,这将为认识MBC的环境效应提供重要的基础信息。     

不同生物炭对氮的吸附性能

为探究不同类型生物炭对氮的吸附性能,寻求最佳的氮素吸附材料,本文选择稻壳炭、山核桃壳炭和竹炭作为吸附剂,开展不同pH环境、反应时间、初始浓度及生物炭添加量条件下的吸附实验,研究生物炭对硝酸铵溶液中氮的最佳吸附条件,并对结果进行等温吸附拟合与吸附动力学研究。结果表明:3种生物炭对硝酸铵溶液中的氮均有一定的吸附效果,且pH环境、反应时间、初始浓度及生物炭添加量均影响生物炭对氮的吸附量。生物炭添加量为0.05 g时,在pH环境为9、吸附时间为3 h、初始浓度为100 mg·L-1的条件下,平衡吸附量达到最大,稻壳炭、山核桃壳炭和竹炭在此条件下的最大吸附量分别为23.79、13.00 mg·g~(-1)和17.60 mg·g~(-1),表明稻壳炭对氮的吸附效果最佳;Langmuir方程能更好地拟合3种生物炭对氮的等温吸附过程,表明生物炭对氮的吸附主要是单分子层吸附;准二级动力学模型能更好地描述3种生物炭吸附氮的动力学过程,表明生物炭对氮的吸附为化学吸附。综上说明,稻壳炭在最佳吸附条件下可吸附较多氮素,有望作为一种良好的吸附剂应用于土壤和水体氮素污染治理。     

生物炭/凹凸棒石复合材料对铅镉的吸附

为探讨生物炭/凹凸棒石复合材料对废水中重金属的吸附效果与作用机理,以水稻、小麦秸秆与凹凸棒石为原料,在缺氧条件下热解制备生物炭/凹凸棒石复合材料。通过批量吸附实验研究时间、浓度及pH等因素对复合材料吸附溶液中Cd²⁺和Pb²⁺的影响,利用SEM、BET、XRD、FTIR等方法对吸附前后的复合材料进行表征分析,从定性和定量的角度分析其作用机理,明确主导吸附机制。结果表明：准二级动力学和Langmuir等温模型更符合复合材料对Cd²⁺和Pb²⁺的吸附过程。与原始生物炭和凹凸棒石相比,水稻秸秆与凹凸棒石比例为5∶1时制备的复合材料RABC5-1和小麦秸秆与凹凸棒石比例为3∶1时制备的复合材料WABC3-1具有更好的吸附效果,对Cd²⁺的最大吸附量分别为132.97 mg·g^-1与132.39 mg·g^-1,对Pb²⁺的最大吸附量分别为222.60mg·g^-1与220.55 mg·g^-1。机理分析表明,复合材料对Cd²⁺和Pb²⁺的吸附机理主要包括沉淀作用、官能团络合作用、离子交换作用和阳离子-π作用。定量分析进一步证明,沉淀作用在RABC5-1、WABC3-1吸附Cd²⁺的过程中所占比例分别为84.6%、77.3%,在吸附Pb²⁺的过程中所占比例分别为82.0%、78.3%,是复合材料吸附重金属的主要机理,其次为阳离子交换作用,官能团络合作用和阳离子-π作用对吸附的整体贡献率较小。研究表明,复合材料RABC5-1与WABC3-1具有良好的吸附Cd²⁺和Pb²⁺的性能,是一种极具潜力的吸附材料,且沉淀作用是复合材料吸附重金属的主导机制。     

生物炭与小球藻联合吸附重金属的效果

[目的]研究生物炭与小球藻对水体中重金属单独及联合吸附特性。[方法]以小麦秸秆生物炭和小球藻为吸附剂,进行了不同添加量的生物炭对Pb的吸附等温试验,小球藻对Pb等温吸附试验,以及生物炭和小球藻联合吸附Pb的等温吸附试验。[结果]生物炭与小球藻对Pb的等温吸附曲线均符合Langmuir方程。当生物炭添加量为50 mg/L时,吸附量最大,为203.339 mg/g;小球藻添加量为500 mg/L时最大吸附量为67.851 mg/g;生物炭和小球藻联合吸附的最大吸附量为79.144 mg/g。[结论]生物炭联合小球藻用于吸附Pb的最大吸附量高于单独吸附。     

水稻秸秆生物炭和猪粪生物炭对镉的吸附性能

以猪粪和水稻秸秆为原料,在300 ℃和600 ℃的条件下制备生物炭,研究其对Cd²⁺的吸附性能,分析溶液初始pH值、吸附时间和Cd²⁺浓度对吸附的影响。结果表明:溶液初始pH值对生物炭吸附Cd²⁺有影响,当pH值从2.0升高至7.0时,生物炭对Cd²⁺的吸附量表现为先升高后趋于稳定。生物炭对Cd²⁺的吸附过程可以用准二级动力学方程较好地拟合(R²>0.99)。水稻秸秆生物炭对Cd²⁺的吸附约4 h达到平衡,而猪粪生物炭吸附对Cd²⁺的吸附约6 h达到平衡。生物炭对Cd²⁺的等温吸附过程可用Langmuir方程较好地拟合(R²>0.95),生物炭对Cd²⁺的吸附量随着热解温度的升高而增加,600 ℃制备的水稻秸秆生物炭的吸附量最大,达到59.84 mg·g^-1。     

废菌体对水体中重金属的吸附特性研究

[目的]研究废菌体对水中重金属的吸附特性。[方法]以某药物生产的副产物废菌体作为吸附剂,进行了废水中Zn2+、Cu2+、Cd2+等金属的吸附去除试验。采用间歇吸附方式考查了不同的化学改性方法、pH值、反应时间以及离子初始浓度等因素对上述金属离子去除率的影响。[结果]与NaOH改性废菌体相比,微波改性废菌体效果更好,且在30 min之内吸附基本达到平衡;当微波改性废菌体投加量为4 g/L,溶液pH值分别在6、6、7时,废菌体对Zn2+、Cu2+、Cd2+的最大吸附量分别为2.503、2.329、4.653 mg/g,而且其吸附过程完全符合Langmuir吸附等温模型。微波改性废菌体吸附重金属离子前后的能谱图表明,废菌体吸附金属离子其机理主要是离子交换。[结论]在废物利用的同时净化重金属污染是可行的,为微生物吸附技术广泛应用于处理重金属污染和回收贵重金属提供了依据。     

低成本吸附剂吸附废水重金属的热力学研究

首先分析了用于评价低成本吸附剂吸附废水重金属过程自发性的热力学参数,然后基于自发反应的热力学评定标准,探讨不同温度范围内吸附过程的自发性。     

感潮河道生物膜吸附重金属性能及迁移规律研究

[目的]研究感潮河道生物膜对重金属的吸附性能及迁移规律。[方法]利用ICP-AES法,测定了感潮河道生物膜（自然和人工培养）及其附近河道底泥（表层沉积物）和水体中的重金属（Mn、Zn、Cu、Pb、Ni、Cd）含量,研究了感潮河道生物膜对重金属的吸附性能,并进一步探究重金属在生物膜和河道底泥中的迁移规律。[结果]在感潮河道环境下,重金属在生物膜中和底泥中的含量水平基本相当;生物膜对重金属的吸附有一定的局限性,其吸附性能受多种因素的影响,如生物膜特性、重金属种类和存在形态、底泥中重金属含量、河道水文条件及地质形态、生物膜的成膜时间等;重金属通过水体在生物膜和底泥间迁移,最终达到动态平衡,表现出一定的规律性。[结论]该研究为今后利用生物膜法修复感潮河道重金属污染提供了依据。     

蒙脱土对重金属离子吸附的研究进展

简要介绍了目前国内采用蒙脱土吸附处理废水中重金属离子的研究状况,探讨了pH值、温度、吸附时间、溶液初始浓度、有机物质和改性等因素对蒙脱土吸附重金属离子的影响,最后展望了蒙脱土吸附重金属离子的发展趋势和应用前景。     

超细蟹粉对污染水体重金属的吸附作用研究

[目的]研究超细蟹粉对污染水体重金属的吸附作用,使重金属回收再利用,解决水体重金属污染问题。[方法]将废弃蟹壳通过超细技术处理,以超细蟹粉为吸附剂,对水体中Pb2＋、Ni2＋、Cu2＋的去除进行静态吸附试验,研究蟹粉的细度、超细蟹粉用量、溶液初始pH、吸附时间、吸附温度等对吸附作用的影响,并确定最佳的吸附条件,以测定工业废水中Pb2＋、Ni2＋、Cu2＋的吸附率。[结果]超细蟹粉对Pb2＋、Ni2＋、Cu2＋吸附作用的最佳吸附条件为：在常温（25℃）,pH为6.0时,0.8 g超细蟹粉对Ni2＋和Cu2＋的吸附时间为120 min,而Pb2＋的吸附时间为150 min,可使吸附达到最佳状态。[结论]超细蟹粉对Pb2＋、Ni2＋、Cu2＋有很强的吸附能力,是一种有效的生物吸附剂。     

改性膨润土吸附处理重金属离子的研究进展

改性膨润土吸附重金属离子具有优良的性能,作为环境吸附材料具有广阔的应用前景。总结了近年来膨润土对重金属吸附处理的应用研究情况,指出了改性膨润土用于处理重金属废水的不足和今后的研究重点,包括再生回收利用、被吸附物质的回收利用。     

紫色土中Cu~(2+)、Zn~(2+)吸附特征研究

[目的]了解紫色土对铜、锌的吸附特点。[方法]采用振荡平衡的方法研究了铜、锌在酸性、中性和石灰性3种紫色土中的吸附特征,并同时比较了不同环境条件对2种离子在3种紫色土中的吸附影响。[结果]研究得出,一定pH值条件下,在同种土壤上的吸附能力大小依次是Cu2+>Zn2+;3种紫色土在一定pH值条件下对同种重金属离子的吸附强度依次是石灰性紫色土>中性紫色土>酸性紫色土,与其表面电荷密度的大小相一致;Cu2+在3种紫色土表面以电性吸附和专性吸附的方式共存,其专性吸附的比例分别约为石灰性紫色土40%、中性紫色土25%、酸性紫色土20%;而Zn2+在土壤表面上绝大多数发生电性吸附。[结论]这2种重金属在紫色土中的吸附特征对库区土壤重金属污染评价有重要意义。     

活性炭处理重金属废水的研究与应用进展

概述了活性炭改性的方法,讨论了改性活性炭吸附重金属离子的主要因素,并对国内外近年来采用改性活性炭吸附水体中重金属离子的应用研究进行了综述,指出了改性活性炭用于处理重金属废水存在的问题和今后的研究方向。     

不同有机肥处理对土壤及芹菜中重金属残留的影响

[目的]为控制重金属在土壤和西芹的污染提供理论依据。[方法]以美国西芹为试材,设不同肥料(对照、普通有机肥、沼渣、精制有机肥)和不同施用量(精制有机肥高、中、低)处理,测定了土壤和芹菜中的重金属含量。[结果]沼渣对土壤中重金属的影响最低,精制有机肥影响最大。土壤中主要受影响的元素为Cd和Zn。土壤中Cd均因施用有机肥而有所增加,并且随施肥量的增加而显著增加。重金属在西芹各部位含量高低表现为:根>叶>茎。但Zn的分布与其他重金属不同,表现为叶>根>茎。西芹对重金属的富集比率顺序为Cd>Zn>Cu>Pb>Cr。[结论]施用有机肥改变了土壤重金属污染的含量,Cd和Zn的变化较大。