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。     

生物质炭的制备工艺参数与吸附性能分析

生物质炭的理化性质主要受生物质炭的原材料和制备条件如温度、热解时间的影响。在预备性试验基础上,采用正交实验法对生物质炭的制备工艺参数进行工艺研究。根据生物质炭的特性,分析了稻壳,油茶内壳,鸡粪3种原料在不同热解时间和热解温度的组合上对制得生物质炭液相吸附性能的影响。结果表明,在试验设计取值范围内,原料种类对生物质炭吸附性能的影响较显著,其次热解温度,最后是热解时间。因此在此实验条件下,就生物质炭的液相吸附性能而言,较佳的制备工艺参数为:原材料为鸡粪,热解温度为700℃,热解时间为2 h。研究结果对提高生物质炭的经济效益和环境效益具有一定的参考意义。     

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。     

农作物秸秆基生物质炭的制备及其吸附性能研究

<正>我国早期对污染防治并不重视,直到上世纪七八十年代才开始进行污水处理的相关事业,这使得我国污水处理事业具有起步晚、发展快的特点。在改革开放后的三十余年中,我国的污水处理事业有了长足进步。虽然如此,我国污水处理事业的发展还是难以平衡人口高速发展和快速的工业化以及城镇化带来的巨大压力,总体上来讲,我国的污水发展还处在初级阶段,仍有很多制约因素妨碍其发展[1-3]。亚甲基蓝(Methylene blue)作为一种阳离子染料,是典型的水溶性印染剂,在众多行业有广泛使用[4,5]。     

6种低温生物质炭的制备及结构表征

以6种常见的农业废弃物为原料,研究其生物质炭制备工艺及结构特征,并探究炭化物用于土壤改良的可行性.采用正交试验设计生物质炭制备工艺,结合比表面积、红外光谱、扫描电镜等分析产物理化性质及结构特点.结果表明:分别优化得到6种低温生物质炭的制备工艺,其得率大小排列顺序:玉米芯(36.10％)＞玉米秸秆(34.73％)＞瓜子壳...     

改性芦苇生物质炭对水中硝态氮的吸附特性

以芦苇为研究对象,采用负载铁盐的方法制备新型铁改性生物质炭,用于水体中硝态氮的去除。结合扫描电镜和红外光谱分析对芦苇生物质炭进行表征,探究不同改性方法、铁炭比、芦苇生物质炭投加量、pH值和共存离子等因素对芦苇生物质炭吸附硝态氮的影响,分析芦苇生物质炭的吸附动力学与吸附等温线特性。结果表明,超声静置的铁改性芦苇生物质炭记为CS-LWC吸附能力最强,在200 m L初始浓度为20 mg/L硝态氮溶液中投加1. 4 g CSLWC,对氮的去除率为85. 28%;酸性条件有助于铁改性芦苇生物质炭对硝态氮的吸附,而共存阴离子Cl-、H_2PO_4-、CO_32-会抑制其吸附; CS-LWC对水体中硝态氮的吸附过程符合准二级动力学模型,其饱和吸附量为3. 442 mg/g;吸附行为与Langmiur等温模型相符,为单层吸附。     

烟秆基Fe/Mg磁性生物炭复合材料的制备、表征及吸附性能

利用热解技术,以烟秆为碳源,FeCl_2·4H_2O为赋磁剂,通过一步法制备了可通过外加磁场进行分离的磁性生物炭(MBC)吸附剂。对吸附剂进行了表征,并分析了离子浓度配比、热解温度、初始浓度、pH值、阴离子共存等条件对MBC吸附磷特性的影响。结果表明,MBC对磷的吸附符合准二级动力学吸附方程和朗格缪尔(Langmuir)等温模型,吸附速率主要由化学吸附控制。由于金属氧化物的介入,静电吸附、离子交换和络合等作用增强,进而明显提升了对磷酸盐的吸附容量;阴离子与磷酸盐共存时,对磷的吸附影响有限,表明MBC吸附剂对磷具有较好的选择性。溶液pH值会影响磷酸根的存在形态,进而影响MBC对磷的吸附能力。再生试验结果表明,经过5次循环后,MBC吸附剂的吸附能力可以达到82%以上,表现了良好的再生能力和吸附能力。     

餐厨垃圾生物质炭制备及其吸附水中亚甲基蓝性能

以餐厨垃圾为原材料,通过高温热解法和共沉淀法制备了餐厨垃圾生物质炭（Natural kitchen waste biochar,NKB）和磁性餐厨垃圾生物质炭（Magnetic kitchen waste biochar,MKB）,研究了热解温度、热解时间、吸附剂量、吸附时间和溶液pH值等条件对生物质炭吸附水中亚甲基蓝（MB）性能的影响。结果发现,在热解温度450℃、热解时间1 h条件下制备的NKB对MB吸附性能最好;在生物质炭投加量1.0 g·L^-1、吸附时间20 min、pH值为9的条件下,MKB对MB的去除率和吸附量分别为97.94%和9.2 mg·g^-1,分别比NKB提高18.54个百分点和1.6 mg·g^-1;经过多次再生后,MKB对MB的吸附去除率仍在90%以上;吸附过程符合Langmuir等温吸附模型。研究表明,餐厨垃圾生物质炭经过赋磁可提高对亚甲基蓝的吸附性能,碱性条件下吸附性能较好,且能多次循环再生。     

高酸度芦苇活性炭的制备及其吸附性能

为实现湿地植物资源化,解决重金属废水难处理问题,本文采用青贮活化法制备高酸度湿地植物质活性炭作为吸附材料去除废水中重金属离子镍Ni（Ⅱ）和镉Cd（Ⅱ）,通过XRD、N₂吸附/脱附、Boehm滴定和元素分析等表征方法,探究湿地植物在青贮过程中结构变化,以及高酸度活性炭比表面积、孔径结构、官能团数量及表面元素。通过批次实验,研究活性炭对重金属离子镍和镉吸附特性,用Langmuir和Freundlich模型对实验数据进行拟合。结果表明：青贮活化法能够有效地提高活性炭的表面酸度,从而提升对重金属离子的吸附能力。通过吸附实验,高酸度活性炭对Ni（Ⅱ）和Cd（Ⅱ）的吸附过程可以用Langmuir模型进行很好的描述,并且活性炭对重金属离子的吸附过程主要由化学吸附控制。     

缓释多功能生物质炭包衣尿素的制备及性能研究

利用玉米秸秆生物质炭和改性植物油粘结剂作为主要包衣材料制备5种缓释多功能生物质炭包衣尿素。采用25℃恒温静水培养试验法和玉米盆栽试验对肥料养分释放性和肥效进行研究。结果表明:增加包衣层质量(厚度)和添加密封剂皆可以延长肥效期,包衣层质量比为10%、15%、20%时,肥效期分别为8 d、9 d和12 d;表面喷涂密封剂后,肥效期可延长3 d;施用生物质炭包衣尿素的CP3处理与施用普通尿素的CP1处理相比,玉米在株高、茎粗及各产量构成要素方面均有显著提高,产量提升14.6%。     

莱克多巴胺表面分子印迹材料的制备、表征及吸附性能

【目的】制备莱克多巴胺硅胶表面分子印迹材料。【方法】以3-（异丁烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷为媒介,将聚甲基丙烯酸（PMAA）偶合接枝到硅胶微粒表面,形成接枝微粒PMAA/SiO2;以莱克多巴胺为模板分子,乙二醇二缩水甘油醚（EGDE）为交联剂,对接枝在硅胶表面的PMAA 大分子链进行分子印迹,制备莱克多巴胺表面分子印迹材料（MIP-PMAA/SiO2）。采用扫描电镜观察了分子印迹材料表面,用红外光谱对分子印迹材料的化学结构进行表征。静态法研究分子印迹材料对莱克多巴胺的结合性能与分子识别特性。【结果】莱克多巴胺分子印迹材料对莱克多巴胺的吸附能力明显强于克仑特罗和沙丁胺醇,吸附量为11.08 mg•g-1,特异性吸附容量为9.93 mg•g-1,印迹指数为9.63,吸附平衡时间为10 min,洗脱5 min,解吸附率为92.3%。【结论】分子印迹材料对莱克多巴胺具有特异的识别选择性、优良的结合亲和性及洗脱性。     

污泥基生物质炭的制备及其对水中铜的吸附研究

以城市污泥为原料,采用热解法制备生物质炭,以水体中Cu~(2+)为吸附目标,探究了活化剂浓度、浸渍比、浸渍时间、炭化温度及炭化时间对污泥基生物质炭制备的影响,并对最佳条件下制备的污泥基生物质炭进行了吸附等温线及吸附动力学分析。结果表明:污泥基生物质炭的最佳制备条件是活化剂浓度为15%,浸渍比为1∶1,浸渍时间为4 h,炭化温度为750℃,炭化时间为40 min。吸附过程符合准二级反应动力学模型,等温吸附曲线遵循Freundlich等温线模型,说明污泥基生物质炭对Cu~(2+)的吸附为多层吸附。     

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。     

生物质炭对黑土吸附-解吸硝态氮性能的影响

为了探讨生物质炭对黑土吸附-解吸硝态氮性能的影响,减少黑土中硝态氮的淋失、提高氮肥利用率以及为农业废弃物资源化利用提供理论依据,采用培养试验,应用Langmuir方程和Freundlich方程,研究了添加不同来源(玉米秸秆、稻壳、松木)和不同添加比例(0.6%、1.2%、3.6%、6%)生物质炭对黑土中硝态氮(NO_3~--N)的吸附和解吸特征。结果表明,施用生物质炭可增加黑土对NO_3~--N的吸附量,且三种生物质炭的添加比例为3.6%时,土壤对NO_3~--N的吸附量最大;施用玉米秸秆生物质炭的黑土对NO_3~--N的吸附量最大(实际最大吸附量为0.929 mg·g~(-1)),施用松木生物质炭的黑土对NO_3~--N的吸附量最小(实际最大吸附量为0.578 mg·g~(-1))。施用生物质炭可降低黑土对NO_3~--N的解吸率,且三种生物质炭的添加比例为3.6%时,土壤对NO_3~--N的解吸率最低;添加玉米秸秆生物质炭的黑土对NO_3~--N的解吸率最低,添加松木生物质炭的黑土对NO_3~--N的解吸率最高。不同生物质炭对NO_3~--N的吸附能力表现为玉米秸秆稻壳松木;对其解吸能力表现为玉米秸秆稻壳松木。生物质炭及添加生物质炭的黑土对NO_3~--N的吸附过程符合Langmuir方程。     

金属元素改性生物质炭应用于磷酸盐吸附的研究进展

磷含量过高是造成农业面源污染以及水体富营养化的主要原因,因此如何科学合理地控制农业径流以及河流湖泊中的磷酸盐浓度,对农业面源污染及水体富营养化防控具有重要意义。在众多磷酸盐固持方法中,生物质炭吸附法得到相关研究领域的广泛关注。未经改性的生物质炭对磷酸盐的吸附效率不佳,而通过金属元素改性能够显著提高该材料的磷酸盐吸附性能。本综述着重介绍不同金属元素(镁、钙、铁、镧及双金属)改性生物质炭应用于磷酸盐吸附领域中的主要制备方法和研究思路,并总结出该类材料在磷酸盐吸附过程中的主要影响因素,旨在为农业面源污染及水体富营养化防控提供科学依据和理论支撑。     

生物质炭对高效氯氰菊酯的吸附效果研究

为降低蔬菜农药残留,缓解农作物秸秆带来的环境污染,以水稻秸秆为原料制作生物质炭,通过大田试验,研究了不同裂解温度(300℃和600℃)和不同施用量(4 t/hm2、12 t/hm2、24 t/hm2)的生物质炭对高效氯氰菊酯的吸附作用。结果表明:生物质炭对土壤中高效氯氰菊酯残留吸附效果比较明显,且吸附作用随施用量增大、裂解温度升高而增强;生物质炭对青菜中高效氯氰菊酯吸附作用不明显,但随着裂解温度升高,施用量增加,表现出一定的吸附能力;青菜种植过程中,选择施用600℃下裂解的生物质炭,施用量为24 t/hm2,对降低土壤和青菜中的农药残留效果最大,且最终残留量远低于农药最大残留量限量标准。     

互花米草厌氧发酵渣活性炭的制备 表征及吸附性能研究

利用废弃物互花米草厌氧发酵渣为原料,以H3PO4为活化剂,于N2保护下,在不同的活化温度(400～700℃)和剂料质量比(0.5～3.0)条件下制备活性炭,以低温液氮(N2/77.4K)吸附测定活性炭的比表面积、孔容及孔径分布,以FTIR、pHFZC 测定分析活性炭表面化学性质;以亚甲基蓝为特征污染物,考察所制备的活性炭成品的吸附能力.结果表明,随着剂料质量比的增大,活性炭孔径分布变宽,中孔所占比例增大;在所考察的活化温度范围内,活性炭N2吸附容量大小与BET比表面积呈现相同的趋势.活化温度为500℃、剂料质量比为2.0条件下所制备的活性炭对亚甲基蓝的吸附性能良好,最大吸附容量可达243.90 mg·g-1,符合Langmuir吸附等温模型.亚甲基蓝Langmuir最大吸附容量与活性炭BET比表面积存在一定的线性关系.该活性炭制备方法为互花米草厌氧发酵渣的综合利用找到了新的途径.     

一种氮杂化多孔炭材料的制备表征及其对染料的吸附性能研究

选用玉米秸秆为原料,氨气为活化剂,制备一种新型氮杂化多孔炭质吸附材料。利用比表面积测定仪、X射线光电子能谱仪、拉曼光谱和傅里叶红外光谱等技术,较系统地研究了该氮杂化炭材料的理化特性,并以常见染料酸性橙7为代表,探讨了其对染料的吸附性能。结果表明:当活化温度从600 ℃提高到800 ℃时,材料表面氮元素含量从3.2%增加到8.81%,比表面积从72.7 m²·g^-1增加到418.7 m²·g^-1,微孔率从16.2%增加到71.5%;同时,其对酸性橙7的吸附效率和吸附容量也显着提高,最大吸附量可达292 mg·g^-1,优于常见的炭质吸附材料;等温吸附曲线符合Freundlich方程,为异质性表面的多层吸附过程,吸附机理主要以化学吸附为主。该氮杂化炭材料比表面积大、微孔结构发达、吸附能力强,具有较广阔的应用前景。     

生物质炭对橡胶园土壤酸度及交换性能的影响

为合理运用热带农业废弃物改良酸性土壤,采用室内培养试验研究了加入15 g/kg和45 g/kg的椰炭、蔗炭、胶炭和蕉炭对橡胶园土壤酸度及交换性能的影响。结果表明:除加入蔗炭15 g/kg在培养第9 d、30~60 d和蔗炭45 g/kg的处理在培养第45 d外,四种生物质炭在两种添加量下在各培养时间内土壤pH均显著高于对照,土壤p H提升效果为蕉炭胶炭椰炭蔗炭,且不同生物质炭处理之间土壤p H提升效果差异显著;除添加蔗炭15 g/kg的处理外,其余三种生物质炭两种加入量均显著降低了土壤交换性酸和交换性铝含量,而土壤交换性氢仅在加入蔗炭45 g/kg和蕉炭15 g/kg、45 g/kg的处理上显著低于对照;此外,蕉炭、椰炭、蔗炭显著提高了土壤阳离子交换量和土壤盐基饱和度,但胶炭仅提高了土壤盐基饱和度。上述结果表明,蕉炭、胶炭、椰炭和蔗炭等热带农业废弃物生物质炭能提高橡胶园土壤p H,降低土壤交换性酸和交换性铝含量,从而改善橡胶园土壤酸度条件。同时,以上生物质炭也能提高土壤阳离子交换量和土壤盐基饱和度。可见,蕉炭、胶炭、椰炭和蔗炭等热带农业废弃物生物质炭可用于改良热带橡胶园酸性土壤,但不同种类生物质炭及其用量在土壤改良效果上存在差异。     

农业废弃物制备生物质炭对奶牛养殖废水中氨氮吸附行为研究

将玉米秸秆、花生壳、瓜子壳经高温炭化并活化后制成生物质炭,以奶牛养殖废水UASB反应器出水中的氨氮为吸附质,研究不同生物质炭对氨氮吸附动力学机理探讨。通过对动力学数据进行分析,根据相关系数R2比较发现准二级动力学方程比准一级动力学方程能更好的拟合动力学数据。Weber-Morris扩散模型拟合结果发现三种生物质炭对氨氮的吸附包括表面吸附和颗粒内扩散两个过程。吸附等温线拟合发现Freundlich方程R2分别为0.987,0.991,0.990能很好的描述生物质炭对氨氮的吸附过程。而Langmuir方程被证实不适合模拟研究中三种生物质炭对氨氮的吸附。花生炭被证实吸附量和吸附速率均大于玉米秸秆炭和瓜子炭。