碱活化-煅烧制备生物炭对重金属的吸附研究

为探究碱活化-煅烧生物炭对水中重金属的吸附性能,采用氢氧化钠活化-管式炉煅烧制备柚子皮生物炭,通过吸附水中铅离子的试验研究。结果表明:碱活化-煅烧后柚子皮粉在扫描电镜下呈片状结构,表面平整,结构有序,杂质明显减少,内部有丰富的孔道,为后续吸附反应提供了充足的条件;红外光谱分析得知羧基、羟基类基团起到主要的吸附作用;pH、震荡时间、吸附剂用量、重金属铅离子的初始浓度和震荡温度等因素,都对碱活化-煅烧生物炭吸附水中重金属铅离子有显著的影响。通过实验,得出用5%氢氧化钠改性并经过管式炉煅烧后的改性柚子皮粉对重金属铅离子的去除率可达到98%以上。分别用Langmuir和Freundlich对吸附等温方程进行拟合,未经煅烧的柚子皮粉吸附废水中重金属铅离子吸附等温线更符合Freundlich等温方程,经煅烧的柚子皮粉生物炭吸附废水中重金属铅离子的吸附等温线更符合Langmuir吸附等温方程。     

假单胞菌菌株4-05生物质对二价锰离子的吸附与动力学表征

以假单胞菌(Pseudomonas sp.4-05)生物质为吸附材料,设置不同生物质添加量、不同二价锰离子(manganese,Mn(Ⅱ))起始质量浓度、不同温度和时间条件,研究Mn(Ⅱ)被生物质吸附的效率.采用Langmuir和Freundlich等温吸附模型及准一级动力学、准二级动力学和颗粒内扩散模型研究生物质对Mn(Ⅱ)的吸附特性.结果表明,超过一定范围后生物质添加量的增加不利于Mn(Ⅱ)吸附;但在5 g·L-1生物质添加量条件下,随着Mn(Ⅱ)质量浓度的增加其吸附容量也随之上升,说明溶液离子强度可促进Mn(Ⅱ)向生物质的传递.菌株4-05生物质对50 mg·L-1Mn(Ⅱ)的吸附平衡时间为90~120 min,且温度的升高有利于Mn(Ⅱ)吸附量的提高,说明该吸附属于吸热反应.Langmuir模型和Freundlich模型都能较好地拟合吸附反应,表明该吸附过程可能属于非均匀生物质表面的单层吸附,其理论吸附容量可达21.8 mg·g-1.动力学拟合结果表明,Mn(Ⅱ)被菌株4-05生物质吸附是一个表面扩散和粒内扩散同时进行的过程,但反应速率取决于前者.两种动力学模型计算得到的平衡吸附容量与实验值都比较接近,但准二级动力学型拟合的可决系数高于准一级动力学模型,说明Mn(Ⅱ)的吸附以化学吸附为主且受吸附剂和吸附质质量浓度的复合影响.     

KMnO4和KOH改性椰壳生物炭的制备及其去除废水中铀的机理研究

用KMnO₄和KOH对椰壳生物炭进行改性,制备成改性椰壳生物炭。采用傅立叶红外光谱对其进行了表征,探究了吸附剂投加量、温度、溶液pH和U(VI)初始质量浓度对U(VI)吸附性能的影响,分析了其吸附铀的机制。结果表明:在T=298 K、c₀=10~80 mg/L,pH=5的条件下,改性椰壳生物炭对U(VI)的吸附能力达到4.82 mg/g;改性椰壳生物炭的—OH可与U(VI)发生络合反应;改性椰壳生物炭对U(VI)的吸附符合准二级动力学模型、粒子内扩散模型以及Langmuir等温吸附模型。     

农林废弃物对刚果红吸附性能研究

为实现农林废弃物的资源化利用和开辟廉价、高效的染料吸附剂,将通过Zn Cl2溶液化学改性的柚子皮和花生壳用于刚果红的吸附。主要研究了吸附时间、吸附剂投加量、刚果红溶液p H值和初始浓度等因素对刚果红吸附性能的影响,对比分析了柚子皮和花生壳对刚果红的吸附性能并探讨了其原因。实验结果表明,柚子皮和花生壳均可以作为刚果红的吸附材料;柚子皮对刚果红的吸附饱和时间为2 h,而花生壳为1.5 h;两种吸附剂均在酸性条件下对刚果红的吸附性能较好;在刚果红初始浓度相同情况下,单位质量柚子皮和花生壳对刚果红吸附量随投加量增加而降低;单位质量柚子皮和花生壳对刚果红的吸附量随溶液初始浓度的增加而增大,最大吸附容量分别为20.39 mg/g和29.83 mg/g;Langmuir和Freundlich等温吸附模型均能较好地描述柚子皮和花生壳对刚果红的吸附过程,以Freundlich模型略优。     

负载铁生物炭的制备、表征及其对Cr(Ⅵ)的吸附性能

以小麦秸秆为原料热解制备生物炭,分别用FeSO_4/FeCl_3和FeCl_3对生物炭进行表面改性。表征结果显示,改性生物炭表面存在磁性颗粒和Fe—O基团,负载铁后生物炭的比表面积和总孔体积显著增大。吸附实验结果表明,改性后生物炭吸附Cr(Ⅵ)的吸附性能优于未改性生物炭,且以FeSO_4/FeCl_3改性的生物炭吸附性能更佳,在Cr(Ⅵ)溶液初始pH为2、初始浓度为100 mg·L~(-1)、温度为30℃、振荡速率为150 r·min~(-1)、生物炭投加量为4 g·L~(-1)、吸附时间为48 h的条件下,FeSO_4/FeCl_3改性的生物炭对Cr(Ⅵ)的去除率达93.9%;负载铁生物炭对Cr(Ⅵ)的吸附符合拟二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型。     

大豆秸秆生物炭对废水中Ni(II)的吸附性能

为了能以更有效更经济的方法去除废水中的Ni(Ⅱ),选用成本低廉的大豆秸秆制备生物炭作为吸附剂,研究了炭化温度、溶液pH、吸附剂投加量、溶液温度、Cd(Ⅱ)质量浓度对吸附效果的影响,得到了最佳的吸附条件,开拓了去除重金属镍的新方法,同时研究了生物炭对Ni(Ⅱ)的吸附动力学和吸附等温线。实验表明,大豆秸秆生物炭对Ni(Ⅱ)有较好的吸附性能,Ni(Ⅱ)质量浓度为20mg/L,炭化温度为500℃,pH为7,投加量为0.2g,室温为25℃,Cd(Ⅱ)质量浓度为0为最佳吸附条件。吸附反应符合准二级动力学方程。吸附等温线符合Langmuir模型,25℃时饱和吸附量为14.38mg/L。扫描电镜分析显示,炭化使得秸秆孔道结构增多,表面粗糙程度加剧,比表面积增大,从而提高了吸附性能。     

离子交换树脂对铀的静态和动态吸附行为研究

利用规格为Φ40 mm×1200 mm的吸附装置模拟实际铀水冶过程工业生产过程,测得了在固定床离子交换吸附的穿透曲线,并进行了静态吸附实验,测得了不同浓度条件下的平衡吸附量.应用Freundlich与Langmuir等温吸附方程对实验数据进行拟合,结果表明两者都适合描述离子交换树脂对铀的吸附,说明铀的吸附过程受到液膜扩散和孔内扩散共同控制,同时得到了动态吸附容量是静态吸附容量的1.87倍左右.应用Bohart-Adams模型、Wolborska模型对穿透曲线进行拟合,相关系数均在0.92以上,模型得到的树脂吸附容量与液计吸附容量误差较小.对静态吸附与动态吸附的区别,本文提出了观点加以解释.     

山核桃壳对低温水环境中铜离子的吸附效果

为了研究利用山核桃壳作为生物吸附剂去除水溶液中的Cu(Ⅱ)离子,探讨了不同条件溶液pH、吸附时间、Cu(Ⅱ)初始质量浓度对吸附效率的影响。实验结果表明:山核桃壳对Cu(Ⅱ)离子吸附率在pH为5.0的时候为可达到最大90.44%;随着初始Cu(Ⅱ)质量浓度的增加吸附率逐渐减小;FTIR显示山核桃壳的一些化学基团与吸附Cu(Ⅱ)离子有关;山核桃壳对Cu(Ⅱ)离子的吸附过程与Langmuir和Freundlich吸附等温线相关性较高。山核桃壳是一种很有前景去除水中Cu(Ⅱ)离子的生物吸附剂。     

柚子皮改性前后对甲醛吸附特性的研究

以废弃柚子皮为主要原料,考察其不同改性方法以及不同初始浓度、温度、吸附时间和pH值等吸附条件下柚子皮对溶液中甲醛的吸附效果影响,并研究其等温吸附模型和动力学模型.实验结果表明:30%H2SO4改性柚子皮吸附效果最佳;未改性柚子皮在最佳条件下,吸附率达到45%;改性柚子皮在最佳条件下,吸附率达79%;柚子皮改性前后对甲醛的吸附过程都符合Freundlich等温吸附模型,改性前柚子皮对甲醛的吸附符合一级动力学方程,改性后符合二级动力学方程.     

芭蕉芋渣对亚甲基蓝的动态吸附研究

利用芭蕉芋渣填料柱对水中亚甲基蓝(MB)进行动态吸附.探讨了初始质量浓度、床层高度、pH值等因素对穿透曲线的影响,运用数学模型对在不同层高和质量浓度下的吸附数据进行拟合.结果表明,芭蕉芋渣能有效去除水中的亚甲基蓝,随着床层高度的增高、pH的增大和初始质量浓度的减小,芭蕉芋渣填料柱对水中亚甲基蓝的吸附穿透曲线位点向右移....     

酒石酸化学改性松针粉对Cr(VI)的吸附性能

本文选用松针粉(PNP)为原料,通过酒石酸化学改性制备出了一种新型生物吸附材料(TA-PNP).考察不同pH值、吸附反应时间和Cr(VI)溶液初始浓度等因素影响下,TA-PNP对Cr(VI)的吸附性能;并建立了动力学模型和等温线模型.实验结果表明:室温条件下,pH=2.0,吸附反应时间是60 min,Cr(VI)初始体积质量为750 mg/L时,TA-PNP对Cr(VI)吸附效果最佳.此外,TA-PNP吸附方式为化学吸附,颗粒内扩散模型表明总吸附反应速率为膜扩散和内扩散两者共同控制.TA-PNP对Cr(VI)的吸附行为符合Langmuir等温吸附模型,其最大吸附量为98.62 mg/g.     

改性柚子皮对镉离子的吸附及动力学研究

以生物质废弃物柚子皮为原料对工业废水中的镉离子进行吸附.考察金属离子初始浓度、吸附剂用量、溶液pH、吸附温度和吸附时间对镉离子的吸附情况,从而确定最佳的吸附条件,并对吸附性能进行动力学研究.结果表明,吸附温度为25 ℃、溶液pH=5、吸附剂的用量为7 g·L -1 、吸附时间为120 min、镉离子的初始浓度100 mg·L -1 条件下,柚子皮对镉离子的吸附率达到96.45%以上;通过用准一级动力学模型和准二级动力学模型进行数据拟合,结果显示吸附反应符合准二级动力学方程;红外光谱结果显示,参与吸附反应的主要官能团为羟基、羰基和羧基.     

酒石酸化学改性松针粉对Cr(Ⅵ)的吸附性能

本文选用松针粉(PNP)为原料,通过酒石酸化学改性制备出了一种新型生物吸附材料(TA-PNP)。考察不同pH值、吸附反应时间和Cr(Ⅵ)溶液初始浓度等因素影响下,TA-PNP对Cr(Ⅵ)的吸附性能;并建立了动力学模型和等温线模型。实验结果表明:室温条件下,pH=2.0,吸附反应时间是60 min,Cr(Ⅵ)初始体积质量为750 mg/L时,TA-PNP对Cr(Ⅵ)吸附效果最佳。此外,TA-PNP吸附方式为化学吸附,颗粒内扩散模型表明总吸附反应速率为膜扩散和内扩散两者共同控制。TA-PNP对Cr(Ⅵ)的吸附行为符合Langmuir等温吸附模型,其最大吸附量为98.62 mg/g。     

钝化剂铁粉对Cd(Ⅱ)的吸附特性

以铁粉为稳定化剂,通过吸附试验,系统分析了多种因素影响下Cd(Ⅱ)在铁粉中的吸附特性;利用吸附等温线、吸附动力学对铁粉吸附Cd(Ⅱ)进行研究,并通过反应前后SEM电镜图和XRD衍射谱图分析吸附反应机理.试验结果表明:铁粉对Cd(Ⅱ)的单位吸附量随初始溶液质量浓度和反应时间的增加呈上升趋势,随铁粉掺量的增加呈下降趋势;初始溶液酸碱度对铁粉吸附Cd(Ⅱ)影响并不大;在Cd(Ⅱ)初始质量浓度为100 mg·L~(-1),铁粉掺量为20 g·L~(-1),反应时间为48 h的条件下,Cd(Ⅱ)去除率达到94%,平衡吸附量为4.69 mg·g~(-1);Langmuir等温线、Freundlich等温线、R-P等温线和颗粒内扩散模型较为符合本反应;谱图分析得出铁粉去除Cd(Ⅱ)主要通过物理吸附和化学吸附,并以化学吸附为主,具体作用形式包括Cd(Ⅱ)被铁粉还原固定,含铁胶体吸附Cd(Ⅱ)共沉淀,以及静电作用等.     

柚子皮对亚甲基蓝吸附性能的研究

以柚子皮为原料制备了柚子皮、水洗柚子皮和酸洗柚子皮3种生物吸附剂,用于吸附水溶液中亚甲基蓝(MB).考察了溶液pH值、吸附时间、MB溶液初始浓度等对吸附效果的影响,并探讨了吸附机理.结果表明:3种吸附剂对MB的吸附规律大致相同,其中水洗柚子皮的吸附量最大,酸洗柚子皮次之,柚子皮最小.在pH 9,25℃条件下,用水洗柚子皮吸附溶液中MB,约170 min达到吸附平衡,等温吸附数据符合Langmuir等温吸附模型,最大吸附量为335mg·g-1.用pH 2的酸液进行解吸附再生,解吸率达到78%.红外光谱分析表明:水洗柚子皮表面有羟基、羧基、羰基、醛基和氨基等多种官能团,吸附剂表面带负电荷的基团对MB的吸附起重要作用.     

污泥基生物炭对重金属的吸附作用

为研究市政污泥基生物炭对重金属的吸附性能,进而作为吸附材料应用于污染修复中,在900℃下无氧热解制备生物炭,利用静态平衡法测定生物炭对重金属Pb、Zn、Cu、Cd的吸附效果。结果表明:污泥基生物炭具有良好的吸附性能,吸附容量比市售活性炭高一个数量级,对Pb、Zn、Cu、Cd的最大吸附量实测值分别为(104.15±1.60)mg/g、(36.05±0.87)mg/g、(41.30±1.38)mg/g和(37.17±2.59)mg/g。污泥基生物炭具有很强的pH缓冲能力,平衡后溶液pH值大幅提高约2~3,溶液可由酸性变为近中性甚至碱性。平衡过程中,污泥基生物炭可释放大量的Ca2+离子,释放量与重金属离子初始质量浓度正相关,在0.2%污泥基生物炭投加、重金属质量浓度250mg/L以内时,Ca2+离子质量浓度为32.07~72.86mg/L。污泥基生物炭具有很强的重金属吸附能力,主要吸附机理为表面沉淀和离子交换。     

不同方法改性柚皮制备的活性炭吸附亚甲基蓝试验

采用不同方法对柚子皮改性后制备活性炭,考察溶液pH值、活性炭投加量、亚甲基蓝初始质量浓度、吸附时间等因素对吸附效果的影响,并对吸附动力学和吸附机理进行了探讨。结果表明,在最佳条件下未改性和采用氯化铝、硫化钠、氢氧化钾改性柚子皮制备的4种活性炭对亚甲基蓝的脱色率分别为84.5％、87.3％、91.1％和95.5％。分析不同活性炭平衡吸附量的值可以得出结论：经过氯化铝和氢氧化钾改性的柚子皮制备的活性炭吸附亚甲基蓝的能力明显提高;4种活性炭对亚甲基蓝的吸附过程均符合准二级动力学模型;氯化铝和氢氧化钾改性柚子皮制备的活性炭表面包含更多的有机官能团,这与活性炭对应较高的亚甲基蓝废水初始质量浓度和高的平衡吸附量是一致的。     

壳聚糖衍生物固定床中Cu(Ⅱ)的吸附性能研究

研究了壳聚糖衍生物固定床对Cu(Ⅱ)的吸附性能,考察了改性前后吸附剂对Cu(Ⅱ)的吸附容量,以及改性后壳聚糖吸附剂在不同pH值、Cu(Ⅱ)浓度等条件下吸附过程的穿透曲线.结果表明:改性后的吸附剂吸附性能大大改善,改性前后吸附剂的吸附量分别为1.86×10-3mol/g和2.07×10-3mol/g,改性后吸附带长度与改性前相比减少了0.95 cm;pH值增大、Cu(Ⅱ)溶液浓度增大有利于提高吸附柱利用率.     

孔雀石绿在煤质活性炭和桃核活性炭上吸附行为的理论分析

选取由无烟煤和桃核制备的商用活性炭,考察了25～45℃,初始浓度60～200 mg/L下,它们对水溶液中孔雀石绿的吸附时间和平衡吸附量.通过准一级动力学模型、准二级动力学模型和粒子内扩散动力学模型,分析了吸附动力学;通过Langmuir模型和Freundlich模型对吸附平衡进行了研究.结果表明,虽然煤质炭和桃核炭对孔雀石绿的吸附行为不同,但是准二级动力学模型和Langmuir模型均可以拟合实验数据,这说明它们对孔雀石绿的吸附机理是相同的.通过关联孔结构参数,发现活性炭的比表面积是影响吸附性能的关键因素.     

改性生物炭对镉离子吸附性能研究

以废弃松木屑为原料采用热分解法制备生物炭,并以氨气、硝酸、硫化钠和溴水4种化学试剂分别对其进行表面改性。采用BET、FTIR和Bohem滴定等技术对改性前后的生物炭进行表征,研究溶液pH值、初始溶液Cd2+浓度、吸附时间等因素对Cd2+吸附特性的影响,并探讨改性生物炭的吸附机理。结果表明,改性生物炭具有较大的比表面积、发达的孔结构和多种表面官能团;在一定范围内,随溶液pH值的增大、Cd2+浓度的升高、吸附时间的延长,改性生物炭对Cd2+的去除率逐渐提高,其中氨气改性生物炭对Cd2+的吸附效果最优,在溶液pH值为6、初始溶液Cd2+浓度为50mg/L、生物炭加入量为2g/L、吸附时间为6h时,氨气改性生物炭对Cd2+的吸附容量可达12.3mg/g;拟二级动力学方程和等温吸附模型均能较好地描述改性生物炭对Cd2+的吸附过程,其中氨气改性生物炭的Langmuir与Freundlich吸附常数最大。