生物铁锰氧化物的制备及其对Mn(Ⅱ)吸附特征研究

利用驯化获得的铁锰氧化混合细菌制备生物铁锰氧化物(BFMO),采用比表面积测定仪(BET)、扫描电镜(SEM-EDS)和傅里叶红外变换光谱(FT-IR)对所生成的BFMO进行表征,通过考察投加量和pH值对Mn(Ⅱ)吸附性能的影响,探究了BFMO对Mn(Ⅱ)的吸附机理。结果表明:BFMO具有较大的比表面积(79.22 m~2/g),孔体积为0.15 cm~3/g,表面含有许多含氧官能团,有利于Mn(Ⅱ)的吸附。SEM-EDS进一步表明生物铁锰氧化物中既含有铁锰氧化物,也有微生物菌体生成的细胞类物质。BFMO对Mn(Ⅱ)的去除效果较好,在pH值为7.0、投加量为2 g/L、固液比为1 g∶500 mL时,吸附量为16.43 mg/g,吸附过程符合准二级动力学模型和Freundlich吸附等温模型,说明吸附过程主要由化学反应控制,属于多层吸附。     

椰壳活性炭对水溶液中铀(Ⅵ)的吸附研究

以椰壳为原料制得活性炭C-1,采用KOH电镜、粉末衍射仪等仪器对C-1和C-2进行表征。结果表明,C-2含有较多的含氧官能团,会形成新的孔隙;以铀(VI)溶液为研究目标,C-1对铀的吸附量为3.01mg/g,C-2对铀的吸附容量为3.62mg/g,Lagergren准二级动力学方程和Langmuir吸附等温式能很好的描述C-1和C-2对铀(VI)的吸附。     

改性竹炭对氨氮的吸附性能研究

利用硝酸对竹炭进行改性,以提高其吸附能力.研究竹炭投加量、吸附时间、吸附温度、pH等因素对改性竹炭吸附氨氮的影响,并初步探讨竹炭吸附氨氮的机理.实验表明:竹炭的表面化学性质和表面结构特性分别影响其化学吸附能力和物理吸附能力.改性竹炭相对于未改性竹炭,其表面酸性含氧官能团量G、比表面积S、孔比容积Vp明显增大,氨氮的最高吸附去除率由20.1%提高至82.2%,吸附平衡时间由未改性时的6 h缩短至4 h.氨氮在竹炭上的吸附等温方程可与Freundlich模型较好拟合.竹炭投加量、吸附时间、吸附温度、pH 等因素对改性竹炭吸附能力有明显影响.     

苯多羧酸分子标志物对生物炭吸附磷行为的表征

生物炭因其具有多孔、比表面积较大、含氧官能团较为丰富且芳香性较强等优点而在农业面源污染控制方面具有良好的应用前景。然而,生物炭应用于土壤后难以从土壤颗粒中分离出来,从而制约了其对农业面源污染物吸附行为的预测。分子标志物技术在表征有机碳行为领域做出了重要的贡献,苯多羧酸（Benzene polycarboxylic acids,BPCAs）分子标志物方法的引入,可为表征生物炭与磷之间相互作用提供新的视角。因此,本研究采用批量吸附实验,考察了烟秆和松木及其制备的生物炭对磷的吸附行为。结果表明,随热解温度的升高,生物质及其生物炭中各BPCAs含量及苯六甲酸（Benzene hexacarboxylic acid,B6CA）对BPCA的贡献率随热解温度的升高而增加,生物炭的芳香缩合度不断增强;两类生物炭对磷的吸附量均随热解温度的升高而降低,其中400℃烟秆生物炭和200℃松木生物炭对磷的吸附量最大。表面含氧官能团的减少和静电排斥作用降低了生物炭对磷的吸附,而较大的比表面积使烟秆生物炭的吸附量高于松木生物炭。烟秆生物炭中B6CA含量高于松木生物炭,因此其对磷的吸附量较松木生物炭高。     

稻草秸秆基活性炭对苯酚和亚甲基蓝的吸附性能研究

[目的]研究稻草秸秆基活性炭对苯酚和亚甲基蓝的吸附性能。[方法]选用（NH4）2HPO4为活化剂,利用农业废弃物——稻草秸秆为原料,通过化学活化法制得3种稻草秸秆基活性炭RN-1、RN-2和RN-3。通过N2吸附-脱附等温曲线和Boehm滴定法对其表面的物理和化学性质进行表征。[结果]结果表明,预氧化处理不仅会改变活性炭表面含氧基团的含量,也对其比表面积有影响。将活性炭应用于水中的亚甲基蓝和苯酚吸附,活性炭吸附苯酚和亚甲基蓝符合拟二级动力学方程。RN-3（187.7 mg/g）具有最大的苯酚吸附量,对亚甲基蓝的最大吸附量RN-3（166.35 mg/g）和RN-1（161.00 mg/g）相近。说明活性炭对亚甲基蓝的吸附受比表面积和含氧基团的共同影响,含氧基团量的升高不利于其对亚甲基蓝的吸附。[结论]该研究为稻草秸秆的合理利用提供科学依据,以达到以废制废的目的。     

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。     

柚子皮制备多孔碳材料处理聚氯乙烯微塑料废水实验研究

柚子皮是福建漳州常见的农业废弃物,作为垃圾处理对环境造成一定压力,急需开展资源化利用。本论文以柚子皮为原料,碱活化和高温碳化制备多孔碳材料,并将其应用于聚氯乙烯微塑料的处理。实验结果表明,制备的多孔碳材料对聚氯乙烯微塑料具有较好的吸附处理效果。聚氯乙烯微塑料去除率随着吸附时间和多孔碳材料投加量的增加而逐渐增大。多孔柚子皮碳材料适宜在弱酸或弱碱性条件下处理聚氯乙烯微塑料废水。这为柚子皮资源化利用提供了新方向和技术。     

超富集植物紫苏活性炭的磷酸法制备与性能表征

以磷酸为活化剂,拟制备大比表面积和中孔结构发达的紫苏基活性炭。探讨磷酸溶液浓度、浸渍比、活化温度及活化时间4个因素对紫苏活性炭碘和亚甲基蓝吸附性能的影响,利用氮气吸附脱附仪、扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱仪等对活性炭表面物化性质进行表征。通过单因素和正交试验确定活性炭的最佳制备工艺条件:磷酸浓度60%、浸渍比200%、活化温度400℃和活化时间80 min,该条件下紫苏活性炭的碘吸附值为910 mg/g,亚甲基蓝吸附值为202. 5 mg/g,达到了净水用活性炭的国家一级品标准。最优条件下活性炭的BET(BET为Brunauer、Emmett和Teller三位科学家名字首字母组合)比表面积、总孔容积、平均孔径分别为1 101. 26 m~2/g、0. 89 cm3/g、3. 23 nm,孔隙结构发达,孔为蜂窝状结构,表面存在醇羟基、羰基、酯等含氧官能团,说明超富集植物紫苏有望成为一种新型、吸附效果良好的活性炭制备原料。     

椰壳炭对水中阿莫西林的吸附特性

为考察椰壳炭对水中阿莫西林的吸附特性,以活性炭为参照进行了吸附动力学、吸附等温线、吸附热力学研究,结合扫描电镜、孔径与比表面积分析仪、傅里叶红外光谱仪对椰壳炭、活性炭形貌结构和物化性质的表征,分析了椰壳炭对阿莫西林的吸附机制。结果表明,25℃时椰壳炭对阿莫西林的吸附量是50.50 mg/g,高于活性炭的吸附量(48.02 mg/g);2种炭材料对阿莫西林的吸附均符合准二级动力学方程(R~20.991 9),表明吸附过程受2种以上因素共同影响;采用Langmuir与Freundlich方程对吸附等温结果进行了拟合,后者(R~20.938 7)拟合结果优于前者(R~20.928 8),表明炭材料对阿莫西林的吸附不是单分子层吸附;吸附热力学结果发现2种炭材料对阿莫西林的吸附过程是自发(ΔG0)吸热(ΔH0)熵变增大(ΔS0)的过程且吸附过程主要为物理吸附(ΔH40 kJ/mol)。     

污泥- 水稻秸秆复合活性炭的制备工艺与结构表征

以中小城镇市政污泥和水稻秸秆为原料,氯化锌为活化剂,制备得到污泥-秸秆复合活性炭。研究了不同原料质量比、活化温度、活化时间以及液固比对污泥-水稻秸秆活性炭吸附性能的影响,并通过BET、FT-IR及EDS对其进行表征。采用响应曲面法分析得到制备复合活性炭的最优工艺条件:质量比为1∶2(水稻秸秆与市政污泥),液固比为1.5(ZnCl_2∶原料),活化温度为470℃,活化时间为1 h。制备的复合活性炭碘吸附值为816 mg/g,比表面积为669.29 m~2/g,微孔比表面积为232.33 m~2/g;结构中含有烯烃、醇及酚类等官能团。研究结果表明采用污泥和水稻秸秆制备的复合活性炭性能优异,有一定的应用前景。     

膨润土改性微囊藻基生物炭对Cr(Ⅵ)的吸附性能

针对高毒性含铬废水处理难、水华藻类资源化利用率低等问题,本研究拟制备膨润土改性微囊藻基生物炭(BMC),使用扫描电镜、X射线衍射和比表面积分析等方法对使用膨润土改性前后的微囊藻基生物炭的属性进行表征,研究初始pH、生物炭投加量对改性前后微囊藻基生物炭吸附Cr(Ⅵ)效果的影响,并对吸附过程进行动力学和等温模型拟合。结果表明,膨润土改性后微囊藻基生物炭表面官能团和阳离子交换容量均大幅增加,改性前后微囊藻基生物炭对Cr(Ⅵ)的吸附过程均符合准二级动力学模型和Langmuir等温模型;在pH=2、投加量为2 g/L的试验条件下,改性微囊藻基生物炭对Cr(Ⅵ)的饱和吸附容量达到10.87 mg/g,是改性前微囊藻基生物炭(MC)饱和吸附容量的3.94倍,微囊藻基生物炭改性后显著促进了对Cr(Ⅵ)的吸附;静电吸附和氧化还原作用是微囊藻基生物炭去除Cr(Ⅵ)的主要机制。本研究成果可为含铬废水处理提供新方法,并可为水华藻类的资源化利用提供新思路。     

利用沙柳制备活性炭纤维吸附材料的研究

以沙柳纤维为原材料,采用正交试验KOH活化法制备纤维活性炭,利用N_2吸附表征沙柳活性炭纤维的孔结构。并将其用做钙离子的吸附材料,研究吸附剂投加量、时间、Ph、初始钙浓度等因素对钙离子去除效果的影响。结果表明,在KOH浓度为30%,浸渍比3:1,活化温度700℃,活化时间40min条件下制得活性炭纤维得率为45.6%,亚甲基蓝吸附值为9.5ml/0.1g,BET比表面积为672m_2/g,平均孔径为2.08nm;在ACF投加量15mg/L、PH为7.4、吸附时间10min、钙离子初始浓度300mg/L的条件下,活性炭纤维对钙离子的吸附量为12.3mg/g,去除率为36.9%。     

椰衣和椰壳生物质炭的制备及其对溶液中Pb~(2+)的吸附

以椰衣和椰壳作为原材料,在300、500和700℃条件下热解制备生物质炭,表征其物理化学性质;同时,研究所制备的生物质炭对溶液中Pb~(2+)的吸附特征与机制.结果表明:随着热解温度升高,所制备的生物质炭的含氧官能团减少,灰分、pH值、阳离子交换量、比表面积和碱性官能团的含量随之升高.热解温度升高可促进生物质炭对Pb~(2+)的吸附;Langmuir模型可较好地描述所制备的生物质炭对Pb~(2+)的等温吸附;在供试的6种生物质炭中,吸附量最高的是在700℃条件下制备的椰衣生物质炭,且优于大多数已报道的用其他材料制备的生物质炭.拟合发现,所制备的生物质炭的阳离子交换量和灰分含量是影响其吸附Pb~(2+)的重要因子,在初始Pb~(2+)质量浓度为200mg/L条件下,椰衣生物质炭对Pb~(2+)的稳定吸附量为9.83~13.91mg/g,椰壳生物质炭为9.68~25.16mg/g.这表明椰壳生物质炭吸附态Pb~(2+)比椰衣生物质炭吸附态Pb~(2+)更稳定.     

牡丹果荚基多孔碳材料对水中四环素的吸附

为解决牡丹果荚废弃物焚烧处理造成的环境污染及资源浪费问题,并进一步实现废弃物资源化利用,本文以生物质废弃物牡丹果荚为碳源,KHCO₃为活化剂,且牡丹果荚与活化剂质量比为1∶3,经一步活化法800 ℃煅烧2 h制备出孔结构发达的牡丹果荚基多孔碳（PC-800-3）材料吸附水中四环素。通过调控活化温度、牡丹果荚/KHCO₃质量比,得到的最佳产物 PC-800-3较直接热解的牡丹果荚基多孔碳（PC）比表面积增加60倍,298 K下对100 mg·L^-1四环素溶液的最大吸附量为394.3 mg·g^-1。通过比表面积孔径分析、扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱、X射线衍射等对PC与PC-800-3进行表征,结果显示活化剂的加入促进了多孔碳中微孔与介孔的生成。选择PC-800-3进行后续吸附实验,吸附等温线和吸附动力学拟合结果表明吸附过程符合Langmuir等温模型和拟二级动力学模型,热力学实验证实吸附为自发吸热过程,以单分子层物理吸附为主,存在静电相互作用。所制备的PC-800-3材料在较宽pH范围内和离子干扰下的吸附性能良好。再生实验表明,PC-800-3具有良好的重复利用性能。因此,将牡丹果荚转化为多孔碳制备性能优异的吸附剂,在解决水环境中抗生素污染问题的同时拓宽了其应用范围,进一步实现了废弃生物质的资源化利用。     

改性废白土炭复合材料对恩诺沙星的吸附效应分析

以废白土为原料,分别在300、500℃和700℃条件下限氧热解制备废白土炭复合材料A&C300、A&C500、A&C700,采用H₃PO₄活化法对复合材料进行改性制备HA&C300、HA&C500和HA&C700,分析改性前后复合材料对恩诺沙星(ENR)的吸附效应,筛选出吸附效果最佳的材料;采用比表面积测试仪、扫描电镜-能谱分析、透射电镜、X射线光电子能谱仪及傅里叶红外光谱仪对筛选出的材料进行结构表征;研究改性复合材料吸附ENR的影响因素(ENR浓度、复合材料投加浓度和溶液pH),并结合吸附动力学、等温吸附模型和吸附热力学探究其对ENR的吸附作用机制。结果表明:未改性的废白土炭复合材料对ENR吸附效果较差,而采用H₃PO₄改性后的复合材料对ENR吸附效果均有所提升,其中HA&C300吸附效果最佳;与A&C300相比,HA&C300表面官能团丰富度和含氧官能团数量增加,疏水性增强,比表面积和总孔容分别为45.72 m²·g^-1和0.10 cm³·g^-1,分别是A&C300的1.54倍和1.59倍;当ENR初始浓度为10 mg·L^-1时,HA&C300对ENR吸附的最佳参数为投加浓度0.5 g·L^-1、pH 6,此时去除率最高达到92.34%,是A&C300去除率的2倍,最大吸附量达66.79 mg·g^-1。HA&C300对ENR的吸附过程符合拟二级动力学方程和Freundlich模型,吸附过程主要受控于化学吸附,为自发的吸热反应,吸附机制包括氢键、π-πEDA、疏水作用和孔径填充。     

改性核桃壳处理含Cr(Ⅵ)废水的效果

[目的]研究改性核桃壳对含六价铬[Cr(Ⅵ)]废水的吸附效果,为核桃壳资源化开发利用提供新途径.[方法J以废弃核桃壳为原料,采用磷酸改性法制备核桃壳基吸附材料,通过扫描电镜(SEM)和红外光谱仪(FTIR)表征材料结构,并考察溶液初始pH、改性核桃壳投加量、吸附时间等因素对改性核桃壳处理含Cr(Ⅵ)废水效果的影响,同时研究改性核桃壳对Cr(Ⅵ)吸附过程的动力学模型和等温线模型.[结果]改性后核桃壳表面更粗糙且多孔,官能团结构改变;在Cr(Ⅵ)初始质量浓度100 mg/L、改性核桃壳投加量1.0 g、溶液pH 2.0的条件下吸附处理180 min,改性核桃壳对Cr(Ⅵ)的吸附率达99.65%,高于未改性核桃壳的吸附率(43.64%);改性核桃壳的废水处理过程符合准二级动力学方程和Langmuir等温吸附式.[结论]采用磷酸改性法制备的改性核桃壳对Cr(Ⅵ)有较强的吸附能力,且操作简单、反应条件易于控制,可用于含Cr(Ⅵ)废水处理.     

桉木液化物活性碳纤维的结构与性能表征

采用自动吸附仪、扫描电镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱分析(XPS)和傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)测试桉木液化物活性碳纤维(LWACF)的结构,系统认识以桉木为原材料的LWACF性能.结果表明,LWACF比表面积达2 144 m2/g,平均孔半径为0.90 nm,微孔率为84.8％,部分介孔,无大孔;形貌在SEM下非常光滑,但在TEM下观测到表面是低于1nm的微孔并有结晶区存在;XPS表明LWACF由碳、氧元素组成,C原子浓度为96.8％;XPS和FTIR均证明LWACF表面有羟基、羰基和羧基等含氧官能团存在.LWACF比表面积大、微孔发达、具有含氧官能团,是优异的功能吸附材料.     

无患子活性炭的制备以及对苯酚吸附的研究

[目的]研究无患子活性炭制备的最佳工艺及其对苯酚的吸附。[方法]以H3PO4为活化剂制备无患子残渣活性炭,通过正交试验对制备工艺进行优化,探讨浸渍比、活化温度、活化时间对活性炭亚甲基蓝和碘吸附值的影响。利用N2吸脱附试验、SEM,对活性炭的结构与性能进行表征。选取了投炭量、苯酚溶液pH、苯酚初始浓度、吸附温度为单因素,探讨其对苯酚吸附的影响。[结果]浸渍比为1∶1、活化温度为500℃、活化时间为60 min时,制备的活性炭对亚基蓝的吸附值为82 mg/g、碘吸附值为773 mg/g、BET比表面为738m2/g、总孔容达0.669 2 cm3/g、平均孔径为3.625 7 nm。活性炭在中性条件下对苯酚吸附效果最佳;低温有利于吸附,但温度的影响不大。[结论]所制备的活性炭具有良好的苯酚吸附效果。     

文冠果水热炭对苯酚的吸附性能研究

以文冠果加工剩余物为原料,根据湿法焙烧技术在室内制备了文冠果水热炭,探讨其对模拟废水中苯酚的吸附性能.利用傅里叶红外光谱仪、X射线衍射仪、扫描电镜、氮吸附比表面积及孔径测定仪等分析测试手段对水热炭进行了结构表征.通过正交试验与单因素试验分别考察了水热炭处理苯酚废水过程中苯酚废水初始质量浓度、吸附时间、文冠果水热炭投加量、pH等的影响显著程度与最佳吸附条件,并进行了吸附动力学与热力学研究.结果 表明,制备的文冠果水热炭表面含有丰富的含氧官能团,水热炭吸附苯酚过程中影响吸附效果的主次因素为吸附剂投加量＞苯酚废水初始质量浓度＞pH＞吸附时间,最佳的吸附条件为:温度25℃,pH=5,水热炭加量0.3g,吸附时间80min,苯酚废水初始质量浓度50mg/L;水热炭对苯酚的吸附动力学特征符合准二级动力学模型,其吸附过程主要受化学吸附机理控制;在25～45℃范围内,Freundlich模型可以较好地解释水热炭吸附苯酚的等温吸附过程;水热炭吸附苯酚是吸热过程,该过程可自发进行.该研究可为开发廉价高效的有机污染物吸附剂提供科学依据.     

磁性壳聚糖微球的制备及对Cr(Ⅵ)的吸附研究

[目的]成功制备磁性壳聚糖(MCTS)并进行结构表征,探讨其对Cr(Ⅵ)的吸附能力。[方法]采用红外光谱与扫描电镜对MCTS进行结构表征,考察了Cr(Ⅵ)初始浓度、MCTS投加量、吸附时间、温度对吸附效果的影响。[结果]当Cr(Ⅵ)初始浓度为10 mg/L,MCTS投加量为0.05 g,吸附时间为70 min,水浴温度控制为45℃时,不调节pH,去除率最大可达98.6%。[结论]MCTS已经成功制备,其对Cr(Ⅵ)具有较好的吸附效果。