生物改性玉米秸秆处理溢油污染水体的研究

为了减少石油泄漏对环境产生的严重污染和能源损失,采用固态发酵技术和生物酶技术开发出新的生物改性过程制备溢油吸附剂。采用XRD、BET、SEM手段表征改性玉米秸秆,同时,对吸附剂的投加量(0.1~0.5 g)、初始原油量(5~30 g)以及吸附动力学进行了研究。结果表明,两种改性技术均能降低秸秆的结晶度和比表面积,黑曲霉改性玉米秸秆的吸油量为14.28 g·g~(-1),纤维素酶改性玉米秸秆吸油量在25 g·g~(-1)左右,与原材料(吸油量为4.89 g·g~(-1))相比,吸油效果均有明显提高。改性秸秆对原油的吸附在60min可达到吸附平衡,吸附动力学与准二级动力学模型较好地拟合。利用生物酶和固态发酵技术改性的玉米秸秆是一种高效、环境友好型油污吸附剂。     

玉米秸秆纤维素磷酸酯的制备及性能

[目的]研究玉米秸秆纤维素磷酸酯的制备及性能。[方法]玉米秸秆为原料,尿素为催化剂,研究了玉米秸秆纤维素磷酸酯的最佳合成条件以及对含Cr6+模拟废水的最佳吸附条件,并对样品进行了SEM表征。[结果]最佳合成条件:5.0 g玉米秸秆粉末中加入30ml w(Na OH)=20%水溶液碱化40 min,水洗至中性得到碱纤维;5.0 g碱纤维用w(H3PO4)=20%水溶液40 ml浸泡9 h,过滤,滤饼中加入5 ml w(H3PO4)=85%水溶液,0.5 g尿素、20 ml甲苯作溶剂,在50℃下反应40 min,得产品。吸附的最佳条件:p H为3~5,投加量为1.0 g/100 ml,吸附时间为24 h,吸附效果最佳,去除率达96%。利用SEM表征了玉米秸秆改性前后表面结构,结果显示,改性后物体表面变得蓬松粗糙,出现卷曲褶皱,比表面积增大,有利对金属离子的吸附。[结论]该研究可为废弃物的多元化利用和废水处理提供新思路。     

改性玉米秸秆对含铜废水溶液中Cu~(2+)的去除效果

利用Na OH改性玉米秸秆,研究其对含铜废水中Cu2+的吸附脱除效果。采用平衡吸附法研究改性玉米秸秆的添加量、温度、溶液pH值和反应时间等因素对改性玉米秸秆吸附水溶液中Cu2+的影响。结果表明:改性秸秆的添加量、温度和溶液pH值均对吸附效果有一定影响,其中溶液pH值对玉米秸秆吸附Cu2+的效果影响明显,准二级动力学模型能够很好地反应其动力学行为。     

玉米秸秆碱化处理制备的生物炭吸附锌的特性研究

为研究玉米秸秆碱化处理制备的生物炭对模拟废水中Zn的吸附特性,以玉米秸秆为原料制备玉米秸秆生物炭(BC),同时对玉米秸秆进行碱化浸渍处理来获得碱化改性生物炭(K-BC),并在此基础上研究了BC和K-BC对Zn的吸附动力学、吸附热力学以及pH对其吸附的影响,结合元素分析、比表面积孔径测定、扫描电镜及红外光谱等表征来分析其对Zn的吸附差异。结果表明:当Zn浓度为60 mg·L~(-1),BC和K-BC对Zn的吸附过程由快速吸附和慢速吸附2个阶段组成,且符合准二级动力学吸附模型;BC和K-BC对Zn的吸附量随温度(288~318 K)和Zn浓度(10~120 mg·L~(-1))的增加而增加,其中K-BC对Zn的理论饱和吸附量大于BC,且由Freundlich模型对吸附过程进行描述较为合适;热力参数表明BC和K-BC对Zn的吸附为自发、吸热和无序度增加的过程;在pH_2.0~5.0范围内,当pH为5.0时K-BC对Zn的吸附量最大,吸附率接近50%。由BC和K-BC结构表征及理化特性差异可以推知,这2种生物炭对Zn吸附差异来源于其比表面积、孔隙结构和芳香结构之间的差异。     

改性玉米秸秆吸附磷的动力学和热力学特征研究

为实现玉米秸秆的资源化,对玉米秸秆进行化学改性,制备成了一种阳离子型吸附剂,并对其吸附水溶液中的磷进行了研究。通过改变初始磷浓度、吸附时间、吸附温度等条件,研究了改性玉米秸秆对磷的吸附行为。结果表明:随着反应时间的延长,吸附量开始急剧上升,后缓慢减小至达到平衡,平衡吸附量随着磷初始浓度的增大而增大。在298 K的条件下,改性玉米秸秆对磷的吸附过程符合Langmuir等温吸附模式,最大吸附量为12.96 mg·g-1;吸附过程符合伪二级反应动力学模式,且受颗粒内扩散模式控制,吸附过程主要为化学吸附;吸附热力学参数ΔH和ΔG均小于0,表示该过程是一个可自发进行的放热反应。研究表明,改性玉米秸秆对水中的磷有很好的去除效果,是一种良好的磷吸附剂。     

三种改性玉米秸秆对亚甲基蓝吸附性能的影响

采用正交试验法,确定了微波氯化锌改性玉米秸秆、NaOH改性玉米秸秆和纤维素酶改性玉米秸秆的最佳改性条件;通过扫描电子显微镜和傅立叶红外光谱仪对改性前后的结构、组成进行了测定;试验对比了不同改性秸秆投加量、溶液pH对亚甲基蓝吸附速率的影响。结果表明:最佳改性条件下的3种改性玉米秸秆,对亚甲基蓝溶液吸附1 h,吸附率可分别达到84.67%、98.76%和99.63%;3种改性玉米秸秆皆暴露出更多内部结构,表面变得粗糙蓬松;在一定范围内,随着投加量和pH增大,吸附速率提高。3种改性玉米秸秆的吸附过程都符合Langmuir等温吸附模型和拟二级动力学模型,是单层吸附且吸附速率由化学吸附主要控制。     

不同改性生物炭对溶液中Cd的吸附研究

为研究生物炭对溶液中重金属Cd的吸附去除效果,进一步提升生物炭对Cd的吸附性能,以玉米芯、玉米秸秆、木屑为原料,分别在400℃、500℃、600℃和700℃密闭缺氧条件下热解制备生物炭,通过微波改性、Na OH改性方法对生物炭进行改性处理,研究初始浓度、溶液p H、吸附时间等因素对生物炭吸附Cd效果的影响,筛选出适合用于处理镉污染水体的生物炭品种。结果表明:当Cd浓度为100 mg/L时,玉米秸秆-600℃-Na生物炭(B-6-Na)对Cd的吸附可用Langmuir方程拟合,吸附量可达78.7 mg/g,去除率为78.7%,基本达到吸附平衡的时间为60~120 min;当溶液p H达到7时,三种生物炭对Cd吸附率均超过80%以上;600℃条件下经Na OH溶液改性制备的玉米秸秆生物炭能够更好地吸附溶液中的Cd。该研究结果为制备对污染物具有高效、深度净化功能的生物炭方法提供参考,在深入研究生物炭在重金属Cd污染修复的可行性方面提供理论支撑。     

巯基改性玉米秸秆粉对水体重金属离子的吸附性能初探

【目的】探讨巯基改性玉米秸秆粉对水体重金属离子的吸附性能,为农业秸秆的资源化利用及污水治理提供理论依据。【方法】以化学改性的方法,制备出吸附剂巯基改性玉米秸秆粉,并以未改性的玉米秸秆粉为对照,通过批试验探讨巯基改性玉米秸秆粉对水溶液中重金属离子(Zn²⁺、Cd²⁺、Cu²⁺、Ni²⁺、Pb²⁺和Hg²⁺)的吸附性能。【结果】改性玉米秸秆中含有9.8 g/kg的巯基。未改性玉米秸秆粉对水体重金属离子的吸附率不足5%,而经巯基改性后可达97%以上。巯基改性玉米秸秆粉在pH 5～7时对Hg²⁺的吸附量达到稳定,对水体中除Pb²⁺以外的其余重金属离子吸附能力达到最大时的pH为6～9。随着重金属离子质量浓度的增加,巯基改性玉米秸秆粉吸附量呈先迅速增加后趋于稳定的变化趋势,该吸附过程可用Langmuir模型描述,吸附机理可能为络合作用主导的吸附过程。【结论】巯基改性玉米秸秆粉是对水体重金属离子具有较好吸附能力的潜在吸附剂。     

氧化铁改性秸秆炭吸附铬(Ⅵ)性能研究

为增强秸秆炭对水体中铬（Ⅵ）的吸附能力,利用FeCl₃溶液,把氧化铁引入其孔隙中,通过响应面实验方法优化制备过程。得到最优氧化铁改性秸秆炭（以最优改性炭表示）的制备条件为炭化温度400℃,铁与炭质量比0.85。最优改性炭和未改性炭特性通过元素分析、BET比表面积、扫描电镜、红外光谱和X射线衍射等表征测定,结果表明：最优改性炭表面粗糙,比表面积和孔隙体积增大,孔隙中含有多种氧化铁成分。最优改性炭吸附铬性能表明：Langmuir理论最大铬吸附量为30.96 mg·g^-1;吸附过程符合准二级动力学模型;随溶液pH值的增大,铬吸附量减小;随炭用量的增加,铬去除率增大。研究表明：改性秸秆炭的铬（Ⅵ）吸附能力得到显著提升,可用于水体中铬（Ⅵ）的吸附去除,这也为高效利用农作物秸秆提供新途径。     

蜂巢石改性及其对Cr~(6+)的静态吸附试验研究

以酸改性蜂巢石为吸附材料,对Cr~(6+)进行吸附试验,探索含铬废水处理新技术、新方法和新工艺。设置不同试验条件,采用硫酸对蜂巢石进行改性处理,然后对改性后的蜂巢石做BET比表面积测定,发现H2SO4浓度为0.5mol/L、改性时间为30min、温度为35℃时改性条件最佳,改性效果最好。选取比表面积最大的改性蜂巢石和未改性的蜂巢石做SEM和XRD,观察酸改性前后蜂巢石表面结构和孔隙率的变化,结果显示酸改性后蜂巢石表面变得粗糙蓬松,表面积增大,晶化程度提高,吸附条件变好。使用改性蜂巢石对含铬废水进行静态吸附试验,结果表明,改性蜂巢石投加量和溶液的pH值是影响吸附效果的重要因素。当溶液pH值为2、蜂巢石投加量为0.5g、Cr~(6+)初始浓度为5mg/L时,Cr~(6+)的去除率达到99.61%,此时吸附效果最佳。     

H2O2/NaOH改性玉米秸秆制备石油吸附剂的实验研究

本文采用H2O2/NaOH对玉米秸秆(RCS)进行改性来制备可吸附石油的生物质吸附剂(HNCS)。通过模拟实验,比较了不同改性时间的HNCS吸油量,发现改性14h的吸油量最大,达14.08g·g-1,而改性前RCS仅为4.33g·g-1,改性使得吸油量提高了325%,且吸油速率更快。通过扫描电子显微镜(SEM)、比表面积/孔隙度分析仪和傅里叶红外光谱仪(FT-IR),对改性前后样品结构进行表征,同时采用洗涤剂法和硫酸法对纤维素、半纤维素、木质素含量进行测定,结果发现:改性后的HNCS表面更加粗糙,且出现大量的吸附孔隙,比表面积为7.14m·2g-1,表面亲水性官能团减少,纤维素含量增加而木质素含量减少。这说明吸油量和吸油速率受到吸附剂表面官能团、比表面积和孔隙/间隙的影响。     

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.     

生物改性玉米秸秆处理含铜废水的研究

为解决水体中铜离子污染治理及玉米秸秆资源化利用等问题,以黑曲霉为改性菌剂,采用固态发酵法改性玉米秸秆,制备出复合生物吸附剂。采用傅里叶红外光谱仪（FT-IR）和扫描电子显微镜（SEM）表征改性玉米秸秆,同时对吸附剂的投加量（0.05~0.30 g）、溶液初始浓度（10~200 mg·L^-1）、溶液初始pH（1.0~6.0）以及动力学和等温吸附线进行了研究。结果表明,通过黑曲霉固态发酵法改性后的玉米秸秆对Cu（Ⅱ）的饱和吸附量为33.6 mg·g^-1,是天然玉米秸秆的2.65倍。FT-IR和SEM表征结果显示,改性材料表面空隙增多,更为粗糙,更多的活性基团得以暴露,这为吸附性能的提高提供了依据。改性玉米秸秆对Cu（Ⅱ）吸附30 min后达平衡,可用准二级动力学模型较好地拟合,吸附等温线符合Langmuir方程,该吸附过程以单分子层吸附为主。利用黑曲霉固态发酵技术改性玉米秸秆,是一种快速资源化处理玉米秸秆的方法。     

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。     

改性生物炭吸附废水中Sb(V)的特性

为了更好地处理废水中的Sb(Ⅴ),利用三价铝和高锰酸钾对生物炭进行改性,并使用比表面积(BET法)分析、扫描电子显微镜(SEM)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)表征改性前后的生物炭。通过对生物炭投加量、反应时间、Sb(Ⅴ)初始浓度、pH值进行研究,拟合分析试验数据,探究3种生物炭的吸附特性与吸附机理。结果表明,25℃下,固液比为1 g∶400 mL,反应时间为4 h,pH值为2时,原炭(BC)、Al~(3+)改性的生物炭(Al-BC)和高锰酸钾改性生物炭(KMnO_4-BC)对Sb(Ⅴ)的最大吸附量分别为4.41、10.48、30.06 mg/g,三者吸附量均整体随pH值的增大而逐渐减小。3种生物炭等温吸附曲线符合Langmuir等温模型,BC和KMnO_4-BC吸附动力学过程遵循拟二级动力学方程,Al-BC吸附符合拟一级动力学方程。生物炭吸附过程为以物理吸附行为主的物理-化学复合过程。BET比表面积分析结果表明,Al-BC比表面积及总孔体积最大,KMnO_4-BC粒径较小且其表面附着的晶体提高其吸附能力。FTIR结果表明,改性前后生物炭表面官能团差别不大。     

热解温度对制备不同类型秸秆生物炭及其吸附去除Cu2+的影响

[目的]探讨热解温度对制备不同类型秸秆生物炭及其吸附去除Cu~(2+)的影响。[方法]以玉米、水稻、芝麻3类秸秆为原料于400~700℃热解炭化制备生物炭,探讨热解温度对秸秆生物炭的结构官能团、比表面积、孔径分布等结构及理化性质的影响,并评价生物炭对Cu~(2+)的吸附性能。[结果]生物炭的pH和比表面积随热解温度的升高而逐渐增大,而产率却逐渐稳定,其中热解温度的变化对水稻和芝麻秸秆生物炭的影响更为明显;此外,生物炭对Cu~(2+)的吸附效率与生物炭的种类和热解温度有关,升高热解温度有利于提高生物炭对Cu~(2+)的吸附去除率,且水稻和芝麻秸秆生物炭的吸附效率明显高于玉米秸秆生物炭,其中700℃下热解所制备的水稻和芝麻秸秆生物炭对Cu~(2+)的去除率可达100%。[结论]该研究可为控制农业环境污染提供科学依据。     

盐酸改性稻草秸秆对Cr(Ⅵ)的吸附研究

[目的]探索稻草秸秆作为重金属废水吸附材料的可行性。[方法]以盐酸为改性剂对稻草秸秆进行改性,以去除率、吸附量和吸附后剩余Cr(Ⅵ)的浓度作为吸附效果评价标准,运用静态吸附法优化试验条件,并在最优试验条件下考察盐酸改性和未改稻草秸秆对含Cr(Ⅵ)废水的吸附效果。[结果]最优试验条件为:25℃、转速150 r/min、处理20.0 ml含Cr(Ⅵ)废水,盐酸改性稻草秸秆投加量为0.080 0 g、吸附体系pH 4.0、吸附接触时间为120.0 min、最佳浓度为20 mg/L。盐酸改性的稻草秸秆和未改性的稻草秸秆对废水中Cr(Ⅵ)的去除率分别为97.65%、64.67%,吸附量分别为4.88 mg/g、3.24 mg/g,处理后废水中剩余Cr(Ⅵ)的浓度分别为0.47 mg/L、7.06 mg/L,其中盐酸改性的稻草秸秆吸附后废水中Cr(Ⅵ)的浓度低于《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)中规定的0.50 mg/L。[结论]盐酸改性稻草秸秆是吸附含Cr(Ⅵ)废水的优良生物吸附剂,具有广泛的应用前景。     

氯化锌浸渍水稻秸秆制备生物炭吸附氯霉素的机理研究

抗生素在人类医学和动物养殖业中广泛应用,滥用抗生素造成的环境污染是危害公共安全的潜在隐患,为实现水稻秸秆的资源化利用和修复氯霉素污染水体,使用ZnCl₂对水稻秸秆进行改性并制备生物炭以提高对氯霉素的吸附性能。借助比表面积及孔径分析仪(BET)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和傅里叶变换红外显微光谱仪(FT-IR)等技术手段对结构特征和理化性能给予表征,并探讨不同热解温度、初始溶液浓度、温度、pH值和离子强度的条件下生物炭对氯霉素的吸附效果的影响。同时对吸附动力学、等温线、热力学和扩散模型进行研究。结果表明:ZnCl₂改性生物炭在1h内对氯霉素具有良好的吸附效果,去除率达90%以上,且700℃下制备的ZnCl₂改性生物炭(Zn-BC700)效果最佳,在平衡时对100mg·L^-1氯霉素最大吸附容量为96.68mg·g^-1,700℃下制备的ZnCl₂改性生物炭的BET比表面积和微孔体积分别为640.175m²·g^-...     

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。     

不同生物质来源和热解温度条件下制备的生物炭对菲的吸附行为

以三种来源(猪粪便、玉米秸秆和松树木屑)的生物质为原料,分别在250℃和400℃温度条件下制备生物炭,对其理化性质进行表征,并研究菲在所选生物炭上的吸附行为及可能存在的吸附机制。结果显示,生物炭的理化性质随着生物质来源和热解温度条件的不同而有明显的变化;与250℃下制备的生物炭相比,400℃下制备的生物炭极性官能团数量更少,芳香度更高,疏水性更强,比表面积更大,孔结构发育更加完全,灰分含量更高;同一温度下,植物来源的生物炭比动物来源的生物炭的比表面积大,而动物来源的生物炭的灰分含量明显高于植物来源的生物炭。所有生物炭对菲的吸附行为都可以用Freundilich模型进行很好的拟合,且吸附等温线均显示出非线性;在猪粪便和玉米秸秆制备的生物炭中,400℃比250℃条件下制备的生物炭对菲有更强的吸附能力,表明吸附能力与热解温度有关;且同一热解温度下,动物来源的生物炭样品的吸附能力高于植物来源的生物炭样品,可能是由于其含有更多的灰分。Freundlich非线性指数n值与比表面积和芳香度之间均存在负相关关系,说明菲在生物炭上的吸附不仅有疏水效应,可能还存在着孔填充效应和π-π电子供体受体(EDA)反应等吸附机制的贡献。