不同作物秸秆生物炭对溶液中Pb2+、Cd2+的吸附

为研究秸秆生物质炭的性质特征对其吸附重金属的影响,在限氧条件下将粉碎的小麦、水稻、玉米秸秆于450℃热裂解制备三种秸秆炭。研究了三种秸秆炭对溶液中Pb²⁺、Cd²⁺的吸附特性,并对其性质特征进行了测定分析。结果表明:三种秸秆炭对Pb²⁺、Cd²⁺的吸附符合准二级动力学模型,小麦、水稻、玉米三种秸秆炭对Pb²⁺的吸附速率分别为0.044、0.019、0.012 mg·g^-1·h^-1,对Cd²⁺的吸附速率分别为0.195、0.164、0.070 mg·g^-1·h^-1.三者对不同浓度下Pb²⁺、Cd²⁺的吸附符合Langmuir等温吸附模型,小麦、水稻、玉米三种秸秆炭对Pb²⁺的吸附容量分别为99.65、110.31、88.82 mg·g^-1,对Cd²⁺的吸附容量分别为30.64、29.39、21.47 mg·g^-1;在溶液pH 2.5~3.5时,三者对溶液中Pb²⁺、Cd²⁺的去除率急剧增加。小麦和水稻秸秆炭含有较高的碳酸盐、磷酸盐等无机矿物组分以及相对较高的阳离子交换量,对溶液中的Pb²⁺、Cd²⁺的去除可能是由于化学沉淀作用较强烈,而玉米秸秆炭的有机碳及官能团含量较高,孔隙结构较好,比表面积大,可能主要通过表面吸附及官能团的络合作用去除溶液中Pb²⁺、Cd²⁺.     

煤基NaA分子筛材料的合成及其对Cd2+的吸附

为实现废弃物资源化利用,采用煤矸石为原料制备分子筛环境修复材料。通过对煤矸石（CG）的硅铝比进行调节,利用煅烧-水热晶化法分别在500℃和750℃下成功合成了NaA-500和NaA-750两种煤基NaA分子筛材料。进一步采用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）等表征方法探讨了分子筛的结构特征和表观形貌,并对吸附过程进行吸附动力学和等温吸附线的研究分析,以深入探究其对Cd²⁺的吸附特性。结果表明：相比煤矸石,NaA-750和NaA-500对Cd²⁺的最高吸附量分别为392.9 mg·g^-1和208.9 mg·g^-1,分别是煤矸石的4.5倍和2.4倍,且NaA-750和NaA-500对Cd²⁺的吸附过程遵循准二级动力学规律。吸附等温线结果显示,NaA-500和NaA-750对Cd²⁺的吸附符合Langmuir等温吸附模型。综上所述,以煤矸石为原料制备的NaA型分子筛对Cd²⁺的吸附能力明显提升且具有较高的吸附容量,对去除废水中Cd²⁺具有潜在应用价值。     

腐植酸和巯基改性生物炭对水中Cd2+的吸附性能和机制研究

本研究以水稻秸秆为原料制备生物炭（BC300），通过使用腐植酸和3-巯丙基三甲氧基硅烷（3-MPTS）丰富其表面官能团，得到腐植酸改性生物炭（HBC300）和巯基改性生物炭（SBC300）两种改性生物炭，分析改性生物炭对Cd²⁺的吸附能力，借助FT-IR、XPS和Boehm滴定等表征手段和密度泛函理论（DFT）计算探究改性生物炭的理化性质及官能团对吸附Cd²⁺的作用。结果表明：改性过程改变了生物炭的理化性质，HBC300表面增加了COOH和OH官能团，而SBC300表面COC、CO和SH官能团增多。通过丰富其生物炭表面官能团提升了生物炭对Cd²⁺吸附反应速率和吸附性能，表现出改性生物炭在水中去除Cd²⁺的潜力。其中，SBC300对Cd²⁺吸附效果最佳，其最大平衡吸附容量为49.5 mg·g^-1，但吸附反应速率小于HBC300，符合准二级动力学方程和Langmuir等温吸附模型，此吸附过程为单分子层吸附并受化学吸附控制。表征数据及DFT计算拟合数据结果表明，生物炭表面修饰官能团加快了对Cd²⁺吸附反应速率，但COC和CO官能团限制了SBC300对Cd²⁺的吸附反应速率。     

不同热解温度牛骨生物炭特征及对Cd2+的吸附

本文研究了不同热解温度条件下牛骨生物炭理化性质及对 Cd²⁺的吸附特性,采用限氧控温慢速热裂解的方式,在 300、350、400、500、700 ℃和900 ℃条件下制备牛骨生物炭。分别采用热重分析仪、傅里叶变换红外光谱以及扫描电镜能谱仪等设备对牛骨生物炭进行表征,并通过批量吸附实验分析其对Cd²⁺的吸附特性。结果表明：牛骨生物炭pH值、灰分含量随热解温度提高而增加,芳构度逐渐增强,孔径与比表面积增大,而挥发分、有机碳含量与全氮含量减少;准二级动力学模型可以准确拟合5种牛骨生物炭对Cd²⁺的吸附动力学过程（R²>0.999）,在接近吸附平衡时,吸附速率由颗粒内扩散主导;牛骨生物炭对Cd²⁺等温吸附过程更符合Langmuir模型,700 ℃条件下制备的牛骨生物炭对Cd²⁺的吸附效果最好,最大平衡吸附量为44.32 mg·g^-1;随着热解温度增加,牛骨生物炭对Cd²⁺吸附机制中官能团络合作用减弱,表面吸附、阳离子交换以及π电子配位作用增大。在实际规模化制备牛骨生物炭过程中应充分考虑能耗成本以及尾气收集问题。     

芦苇生物质炭对镉的吸附及机制

为解决重金属废水处理问题,寻求芦苇的新型资源化利用途径,采用限氧热解方法在不同温度下制备芦苇生物质炭（RBC）。在对芦苇生物质炭进行元素分析的基础上,进行吸附动力学实验和等温吸附实验,并通过扫描电镜（SEM）、傅立叶变换红外光谱（FTIR）和X射线衍射（XRD）等表征方法,探究不同热解温度对RBC吸附Cd²⁺的影响及吸附机制。结果表明： RBC对Cd²⁺的吸附过程更符合准二级吸附动力学方程,Langmuir等温吸附模型能更好描述RBC对Cd²⁺的吸附;500℃下制备得到的RBC产率较高,Cd²⁺吸附量最大,理论吸附量可达39.05 mg·g^-1;吸附Cd²⁺后,RBC表面生成粒状结构,XRD谱图出现CdCO₃和CdSiO₃晶型的峰,推断Cd²⁺分别能与CO₃^2-与SiO₃^2-形成沉淀。研究表明,芦苇生物质炭的最优热解温度为500℃,此温度下产率最高,对Cd²⁺的吸附能力最强,吸附Cd²⁺的机制可能为阳离子交换、沉淀吸附、络合和Cd²⁺-π金属键合共同作用。     

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。     

猕猴桃木生物质炭对溶液中Cd2+、Pb2+的吸附及应用研究

为探讨生物质炭对废水中重金属的吸附性能,以猕猴桃修剪枝为原料制备生物质炭,通过静态吸附法研究了其对复合溶液中Cd²⁺、Pb²⁺的吸附,探究了溶液初始浓度、吸附时间、pH值及生物质炭投加量对溶液中Cd²⁺、Pb²⁺吸附效果的影响,同时采用扫描电镜（SEM）和傅里叶红外光谱（FTIR）对吸附前后的生物质炭结构进行了表征,并讨论了其对养殖废水和垃圾渗滤液中Cd²⁺和Pb²⁺的吸附能力。结果表明：猕猴桃木生物质炭具有多孔结构和多种表面官能团。Cd²⁺、Pb²⁺的最优吸附条件是pH为4~6,120 min吸附达到平衡,最佳投加量分别为4.0、3.0 g·L^-1,最大吸附量分别为9.35、65.9 mg·g^-1。生物质炭对Cd²⁺、Pb²⁺的吸附过程用准二级动力学方程能较好地描述;在25℃条件下,生物质炭对Cd²⁺的吸附用Langmuir方程能更好地描述,其理论最大吸附量达13.1 mg·g^-1,而生物质炭对Pb²⁺的吸附过程用Freundlich方程能更好地描述。猕猴桃木生物质炭可作为处理轻度重金属复合污染废水的吸附剂。     

时间和温度对活性炭与板栗壳吸附铜锌铅镉的影响

随着工业化和城市化进程的加快,废水排放引起的水环境重金属污染问题越来越突出,去除污水中的重金属成为水环境保护的重要内容之一。本文选取活性炭与板栗壳作为吸附剂,研究在不同的时间及温度下,这2种吸附剂对废水中的Cu²⁺、Zn²⁺、Pb²⁺、Cd²⁺的吸附性能影响。研究发现,活性炭作为吸附剂时,Cu²⁺吸附量最大是在0.5 h时,Zn2+是在3 h时,Pb²⁺和Cd²⁺则是1 h时;用板栗壳吸附时,Cu²⁺和Pb²⁺吸附量最大在1 h,Zn²⁺是在1 h时,Cd²⁺则是0.5 h时。吸附剂为活性炭或板栗壳,温度对Zn²⁺的吸附率影响都不大;吸附Cu²⁺时,活性炭受温度的影响大于板栗壳,其吸附率随温度的升高而减小;Pb²⁺和Cd²⁺的吸附受温度影响明显,均是40℃时吸附率较高,但板栗壳＞活性炭,且Cd²⁺＞Pb²⁺。     

改性小麦壳对水溶液中Cd2+的吸附研究

利用氢氧化钠和高锰酸钾对农业废弃物小麦壳进行联合改性,研究小麦壳改性前后对废水中重金属Cd²⁺的吸附性能和吸附剂用量、初始pH、温度、接触反应时间、共存离子等因素对吸附的影响。结果表明:NaOH-KMnO₄联合改性小麦壳平衡吸附量比原始小麦壳增大了9.30倍,理论最大吸附量可达26.74 mg·g^-1;在室温下,当投加浓度为2.0 g·L^-1,溶液pH值在5.0~8.0之间时,吸附效果最优,但溶液中有Na⁺或Ca²⁺存在时不利于吸附反应进行;吸附量随温度的升高而增大,吸附在1 h内可达到动态平衡,该过程符合准二级动力学方程,且Langmuir等温吸附模型能更好地拟合改性小麦壳材料对溶液中Cd²⁺的吸附。研究表明,小麦壳改性后表面结构发生了明显变化,吸附性能显着提升,改性小麦壳对废水中的Cd²⁺具有明显的去除效果,为农业废弃物“变废为宝”提供了一条新途径。     

氧化老化玉米秸秆生物炭吸附镉机理研究

为研究玉米秸秆生物炭在经过模拟自然界老化后对Cd²⁺的吸附响应,本文利用H₂O₂对玉米秸秆生物炭进行氧化老化1、2、3次,利用元素分析仪、扫描电镜、红外光谱及碳谱等分析方法,分析老化前后生物炭对Cd²⁺的吸附及响应机理。结果表明：玉米秸秆生物炭氧化老化过程中形成硅酸盐沉淀;经过H₂O₂老化后H/C、O/C和（O+N）/C的原子比逐渐升高,使得生物炭含氧官能团上升、芳香性减弱、极性增强;老化1次（OYM1）、2次（OYM2）、3次（OYM3）后玉米秸秆生物炭碱性元素逐步被释放,碱性元素较未氧化玉米秸秆生物炭（YM）分别降低了48.23%、95.04%、95.74%;不同处理生物炭对Cd²⁺的最大吸附量表现为： YM（12.42 mg·g^-1） >OYM1（5.98 mg·g^-1） >OYM3（3.88 mg·g^-1） >OYM2（3.61 mg·g^-1）,说明老化作用抑制了其对Cd²⁺的吸附。在玉米秸秆生物炭长期利用过程中,生物炭的老化促进无机组分发挥作用,吸附性能减弱,在进行土壤及水污染修复时应合理使用。     

溴氰虫酰胺在土壤中的吸附特性

为研究溴氰虫酰胺（CNAP）在土壤中的吸附特性,在5种不同类型的土壤上进行吸附动力学和吸附热力学试验,探究了土壤性质和溶液初始pH对吸附行为的影响。结果表明,CNAP的吸附动力学符合Elovich方程,0~12 h快速吸附,平衡吸附时间为48 h,1 mg·L^-1时的平衡吸附量为1.21~2.40 mg·kg^-1。不同土壤对CNAP的吸附等温线符合Freundlich方程,25℃下Freundlich吸附常数范围为1.11~4.97,与有机质含量呈显著正相关（P<0.05）,与黏粉粒含量正相关。通过热力学试验发现,CNAP的吸附是吸热反应,吸附Gibbs自由能变为负值,升高温度有利于吸附发生,吸附焓变小于40 kJ·mol^-1,属于物理吸附。初始pH显著影响潮土、褐土、红壤土对CNAP的吸附量,吸附量随着pH的升高先增大后降低,最适吸附pH为4~5,黑土和水稻土不受初始pH的影响。CNAP在土壤中的吸附量与有机质含量呈显著正相关,计算模拟表明CNAP和黄腐酸能形成较强的氢键。研究表明不同土壤对CNAP有不同的吸附特性,提高土壤有机质含量、升高温度、增加黏粉粒含量有利于吸附。     

天然气吸附床传热试验研究

对天然气吸附床在绝热条件下进行了传热试验,试验测量了吸附床在吸附过程中的温度分布与变化,试验结果表明,吸附床的温度随充气量的增加不断升高,数值达75℃左右,而且温度分布极不均匀,相差达30℃。试验发现,吸附床中气体渗透对温度上升有较大影响,因此控制吸附床的温度需要强化吸附床的传热与传质。     

除草剂苄嘧磺隆在土壤中吸附与解吸附特性

应用平衡法测定了４种浓度~（１４）Ｃ－苄嘧磺隆溶液在１０种土壤中的吸附与解吸性能。结果表明：土壤对苄嘧磺隆有很强的吸附性，且随供试土壤理化性质的差异其吸附性呈现明显变化，其中安徽红壤和江西红壤性水稻土吸附率为７３．２４％和５０．９５％；江苏黄潮土Ｂ和Ａ吸咐率分别为１０．７４％和２１．１２％。根据Ｆｒｕｅｎｄｌｉｃｈ方程计算：１０种土壤的吸附方程均呈良好线性关系；经计算机进行多元线性回归分析，吸附率与土壤理化性质呈显著相关，其中ｐＨ值与吸附率呈极显著负相关。吸附于土壤的苄嘧磺隆经水作用可被解吸，解吸率与其吸附率呈负相关．苄嘧磺隆在土壤中的强吸附性表明它在土壤中移动性小而难以淋脱。     

山核桃、苔藓和松针基生物质炭对亚甲基蓝及刚果红的吸附性能研究

在600 ℃和无氧条件下热裂解制备山核桃木、苔藓和松针三种生物质炭,用于研究三种生物质炭吸附阴离子型染料刚果红及阳离子型染料亚甲基蓝的pH效应、吸附等温线和吸附动力学效应。结果表明,碱性条件下三种生物质炭对亚甲基蓝表现出较好的吸附绩效,而酸性条件更利于三种生物质炭对刚果红的吸附。染料的初始浓度效应研究表明,生物质炭能有效吸附亚甲基蓝、刚果红,且吸附等温线能较好地符合Freundlich方程。三种生物质炭对刚果红吸附容量均比对亚甲基蓝吸附容量高。三种生物质炭对亚甲基蓝和刚果红的吸附主要发生在1 h内,然后缓慢增加,经6 h左右达到吸附平衡,吸附过程均符合伪二级动力学模型。颗粒内扩散模型拟合结果表明,颗粒内扩散阶段是限制吸附速率的主要阶段。     

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。     

利用木聚糖酶酶解小麦麸皮制备低聚木糖工艺参数的研究

研究利用木聚糖酶酶解小麦麸皮制备低聚木糖。采用正交旋转组合实验优化设计,确定木聚糖酶酶解制备小麦麸皮低聚木糖的最佳工艺参数。结果表明,底物浓度为10.5%,加入酶量为1 000 IU/g底物,水解温度为53℃,水解时间为5.5 h,最终得到酶解液中低聚木糖的平均聚合度为2.18,总还原糖含量为5.83 mg/mL。并通过HPLC分析确定酶解液中主要含有木二糖、木三糖、木四糖、木五糖等低聚木糖组分,且低聚木糖（木二～木五）的相对含量达64.41%。说明此水解条件能够较好的制备低聚木糖。     

茶渣对儿茶素的吸附动力学

以茶渣为吸附剂,分别用拟一级动力学方程和拟二级动力学方程对其选择性吸附过程进行拟合,探讨茶渣分别对以表没食子儿茶素没食子酸酯( epigallocatechin gallate , EGCG)为主的儿茶素组分、咖啡碱的吸附和解吸附动力学特性.结果发现：拟二级动力学模型能更好地描述该吸附过程;吸附后茶汤中咖啡碱与总儿茶素比值由原来的0.164降至0.079;经40％乙醇解吸后,所得解吸液中酯型儿茶素占原溶液中酯型儿茶素的86.99％,咖啡碱为24.24％;茶渣柱层析穿透实验表明,咖啡碱最早穿透,其次为简单儿茶素,酯型儿茶素穿透最晚,进一步证明茶渣对以 EGCG 为主的酯型儿茶素吸附作用最强,脱咖啡碱效果显著;解吸实验表明,40％乙醇可充分解吸茶渣所吸附的酯型儿茶素.因此,在本实验条件下,解吸附可先用10％乙醇淋洗出咖啡碱,再用40％乙醇洗脱酯型儿茶素,可望得到富含酯型儿茶素的高纯度儿茶素类产品.     

改性方法对煤渣除磷效果的影响

比较了经HCl和CaCl2,MgCl2改性后的煤渣对磷的吸附效果,研究了HCl改性煤渣对磷的吸附性能.结果表明,改性煤渣对磷的吸附能力从大到小依次为:HCl改性煤渣、CaCl2改性煤渣、MgCl2改性煤渣,其吸附量分别为47.24,19.58,14.50 mg/kg.原煤渣与HCl改性煤渣在振荡24 h后均达到吸附平衡,吸附量随初始磷浓度的增加而增加,对磷的吸附更符合Langmuir等温方程,对磷的最大理论吸附量为265.58 mg/kg.改性煤渣具有更好的除磷效果,可用HCl改性煤渣提高除磷效率.     

滇池北岸城郊红壤对磷的吸附特征

研究滇池北岸红壤对可溶性磷的等温吸附及动力学特征,比较不同质量红壤对不同浓度磷的吸附参数差异。结果表明：红壤对可溶性磷的吸附随振荡时间的延长而增加;对磷的等温吸附同时符合朗格缪和弗兰德利希等温吸附方程;在恒温条件下,红壤对磷的吸附量随磷浓度的上升而增加,但吸附率逐渐下降。通过红壤吸附磷的吉布斯自由能计算,进一步证明红壤吸附磷具有自发性;对比同类基质材料磷的吸附量,发现本地红壤具有较大的吸附能力,同时具备经济、易获取等优点。     

陕西省几种土壤吸附H_2FO_4~(-1)的动力学研究

采用连续液流法研究了陕西省7种土壤吸附H_2PO_4~(-1)的动力学性质。结果表明:①供试土壤的吸磷过程存在快、中、慢3个反应阶段,所需时间分别为20～30、20～55及40～100 min,吸磷量分别占吸磷总量的50％～80％、8％～62％及5％～40％;②Elovich方程对H_2PO_4~(-1)吸附过程拟合最优,拟合最差的一级反应方程对吸附过程中的速率变化比较“敏感”,可用于快、中、慢反应阶段划分和吸附机理深入研究;③温度和粘粒含量、CEC等土壤性质对H_2PO_4~(-1)吸附速度和吸附量有显著影响;④H_2PO_4~(-1)吸附速度可作为土壤吸磷能力评价的动力学指标。