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。     

水稻秸秆生物炭对水中Cd2+的吸附性能

以水稻秸秆为材料,在不同温度下缺氧焙烧制备生物炭.进行FT-IR分析和比表面积测定;利用生物炭对模拟镉污染废水进行吸附试验.结果显示:制备的生物炭含有较多的含氧官能团,且比表面积较大;焙烧温度越高、时间越长,制备的生物炭吸附性能越强,但产率较低.综合分析可知,600℃下焙烧1 h制备生物炭经济合算,吸附效果良好,比表面...     

改性生物炭对Cr(Ⅵ)的吸附特性研究

通过硝酸铁浸渍改性制备改性芦苇生物炭,研究改性生物炭(FeBC500)和原始生物炭(BC500,BC,biochar)对Cr(Ⅵ)的吸附性能,利用扫描电子显微镜(SEM)、比表面积及孔径分析仪(BET)、傅里叶转换红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱仪(XPS)和Zeta电位等测试技术对材料进行表征并进一步探究吸附...     

氧化改性生物炭对水体中阳离子和阴离子染料的吸附研究

以HNO3和H2O2为改性剂,对玉米秸秆和甘蔗屑在不同温度下制备的生物炭进行改性。研究了氧化改性生物炭对水体中阳离子染料(MB)和阴离子染料(KN-R)的吸附效果。结果表明,氧化改性生物炭对染料的吸附效果与氧化剂的强度、染料性质和浓度、生物炭制备条件关系密切。HNO3氧化改性生物炭对阳离子染料和阴离子染料的吸附效果明显优于H2O2氧化改性生物炭;其中HN4YM和HN4GZ对阳离子染料各浓度均表现出极高的吸附效果;而HN8YM更适合处理中、低浓度的阴离子染料。再生实验结果一方面表明,KCl再生后的HN4YM和HN4GZ对阳离子染料仍保持极高的吸附效果;其去除效率占再生前90%,有很好的利用潜力,阳离子交换作用可能在吸附中发挥重要作用。HN8YM再生后对阴离子的吸附效果虽然只约占再生前的50%,但考虑到其制备简单且成本低廉,也可用于处理较低浓度阴离子染料,其吸附机制除与阴离子交换有关外,其他吸附机制也发挥了重要作用。     

生物炭改性及在环境污染治理方面的应用

生物炭是生物质经过热化学过程形成的一种多孔材料,具有优良的表面性能和结构,富含碳元素.生物炭的原料来源广泛、制备工艺简单,是一种理想的活性炭替代材料.生物炭的高含碳量、大比表面积、丰富的表面官能团和大的阳离子交换量等特性,使其在环境领域中发挥重要作用.概述几种常用的生物炭制备技术,探讨影响生物炭理化性质的因素,并重点介绍改性生物炭的几种方法及其在土壤修复、废水处理等环境领域的应用.此外,还指出当前研究中存在的不足之处,并提出有关生物炭未来研究方向的建议.     

氯化锌改性玉米秸秆生物炭对Cr(Ⅵ)的吸附特性研究

为了提高对废水中Cr(Ⅵ)的去除效率,获得高效且成本低廉的吸附剂,以农业废弃物玉米秸秆为原材料制备生物炭,并采用氯化锌对其进行改性。实验表明,在固液比为2 g/L、pH为2、Cr(Ⅵ)溶液初始质量浓度为100 mg/L、吸附时间为6 h时,最佳改性剂比例条件下改性炭的去除率能够达到99.3%,比未改性的生物炭高73.7%。此外,考察了单一因素改性剂比例、溶液pH、吸附温度、离子强度对吸附效果的影响。同时研究了改性炭对Cr(Ⅵ)的吸附动力学和吸附等温线。结果说明该吸附是自发、熵增的吸热过程且吸附反应符合准二级动力学方程和Langmiur等温模型,最大饱和吸附容量为72.46 mg/g。通过扫描电镜(scanning electron microscopy)、傅里叶红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy)、X射线衍射(X-ray diffraction)等方法对原炭(biochar)和改性生物炭(modified biochar)进行表征,分析表明改性炭微孔结构明显,表面粗糙,吸附位点增加,芳香化程度提高,从而提高了吸附性能,且锌以氢氧化物...     

响应面法优化铁锰改性生物炭对Cd2+的吸附

以香蕉秸秆生物炭为基底,采用浸渍改性的方法,制备了一种铁锰负载生物炭用以吸附Cd2+。通过响应面法对改性生物炭制备条件进行优化,在最优制备条件下,铁锰改性生物炭对Cd2+的预测吸附量为235.64 mg·g-1,实际吸附量为221.03 mg·g-1,相对偏差为6.2%。SEM-EDS、XRD、FTIR分析结果表明,改性后的生物炭表面成功负载铁锰元素,经分析对Cd2+的吸附机理为离子交换、官能团络合、矿物沉淀和阳离子-π作用。铁锰改性生物炭对Cd2+的吸附符合Langmuir模型和准二级动力学模型,说明吸附过程是单分子层吸附和化学吸附。     

氮掺杂玉米芯生物炭对水中四环素的吸附研究

以农业废弃物玉米芯为原料,在双氰胺和碳酸氢钠的共同作用下经热解、活化得到氮掺杂玉米芯生物炭(N-CBC).利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、比表面积分析(BET)和红外光谱(FTIR)等手段对生物炭掺杂前后的形貌、组成和结构进行了表征,并系统分析了N-CBC对水中四环素的吸附性能、吸附动力学和吸附热力学.结果表明,在玉米芯、碳酸氢钠和双氰胺的质量比为1∶2∶0.7,700℃热解3 h的条件下制备的N-CBC对四环素的吸附性能最优,N-CBC呈多孔纹理结构,比表面积高达1 670 m²/g,为有机污染物的吸附提供了大量的活性位点,同时,氮的掺杂利于形成π-π共轭结构,促进吸附过程的进行.吸附动力学、吸附等温线和吸附热力学研究表明,N-CBC对四环素的吸附符合准二级动力学模型,且为自发的多分子层物理吸附.     

鸡粪生物炭对萘的吸附性能研究

以鸡粪为生物质原料,采用热分解法在管式炉中氮气氛围下分别于300、500、700℃温度下及在马弗炉中限氧500℃温度下制备生物炭,采用XRD、SEM和FTIR等对所制备的鸡粪生物炭进行表征,研究不同条件下所制备的鸡粪生物炭对萘吸附特性的影响,并探讨鸡粪生物炭对萘的吸附机理。结果表明,鸡粪生物炭具有凹凸不平、不规则表面的无定形炭结构,表面具有—COOH、—OH等多种含氧官能团;随着热解温度的升高,萘在鸡粪生物炭上的吸附量先减小后增加,其中,在700℃热解温度下制备的鸡粪生物炭对萘的吸附量最大;鸡粪生物炭对萘的吸附过程主要为化学吸附,而且是多层吸附,其中,700℃热解温度下制备的鸡粪生物炭对萘的吸附机制主要是疏水作用,而300℃热解温度下制备的鸡粪生物炭对萘的吸附机制主要为分配作用。     

水稻秸秆生物炭对诺氟沙星的吸附性能研究

以水稻秸秆为原料,在300℃、400℃、500℃和600℃4个温度下制备生物炭,分别利用Boehm滴定、比表面积等方法对其进行表征,并研究了4种生物炭对诺氟沙星的吸附特征。结果表明,随着热解温度的升高,生物炭产率下降,表面碱性官能团数量和比表面积逐渐增加。4种生物炭对诺氟沙星的吸附率为B600B500B400B300,在投加量为0.4 g时,B600和B500的吸附率几乎接近100%,远高于B400和B300。对4种生物炭对诺氟沙星的吸附等温线进行拟合,B600符合Langmuir方程,其余3种符合Freundlich方程。4种生物炭对诺氟沙星的吸附反应过程满足准二级动力学方程,相关系数R20.9887,其中B300对诺氟沙星的吸附速率最大。     

玉米芯基生物炭的制备及其吸附性能

采用农业废弃物玉米芯作为原材料,通过生物碳化(HTC)的方法在不同温度下制备低成本、高性能吸附剂用生物炭.该生物炭具有介孔结构,表面含有丰富的含氧官能团,如—OH,C==O,C—O等,其种类及密度受水热温度的影响.以亚甲基蓝(MB)作为模型吸附剂,进一步研究了生物炭的吸附性能.吸附动力学研究表明符合拟二级动力学模型吸附行为,且225 ℃水热条件下得到的生物炭具有最大吸附量(41.37 mg/g)和最高吸附速率.等温吸附平衡数据与Langmuir等温模型吻合较好,表明生物炭对MB的吸附是单层吸附;生物炭表面含氧官能团与MB分子相互作用有助于吸附过程.     

广玉兰叶生物炭负载Mg氧化物复合吸附剂的制备及其对含磷溶液的吸附性能

利用固体废弃物广玉兰树叶,经过低温慢速热解制备成生物炭,并通过MgCl2改性得到改性生物炭(MBC).通过扫描电子显微镜(SEM)、X-射线能量色散谱仪(EDS)、X-射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X-射线光电子能谱(XPS)等,对改性广玉兰叶生物炭进行了表征.研究结果表明:MgO负载到生物炭表面,MBC对磷的吸附符合弗罗因德得希等温吸附模型及准二级动力学模型.理论上最大吸附量可达37.5 mg·L-1.MBC对磷的吸附机理主要包括配体交换、静电相互作用和沉淀.     

功能化生物炭吸附水中无机污染物的研究进展

生物炭作为一种多孔材料可用于污染水体修复,但生物质直接制备的原始生物炭通常吸附能力有限且回收再利用和固液分离困难.以原始生物炭为基础,通过各种改性技术制得的功能化生物炭在水处理领域表现出巨大的应用潜力.归纳和分析了近年来功能化生物炭对水体无机物污染物的吸附研究,总结了吸附水体无机污染物的功能化生物炭的制备方法、吸附性能...     

硫改性富镉生物质炭光催化降解双酚A

以镉污染土壤修复后的生物质高粱为原材料,利用高温煅烧和水热反应制备了硫改性生物炭光催化材料,通过扫描电镜、X射线衍射等手段对材料的形貌和晶体结构等进行表征,结果表明生物炭上成功负载了硫化镉晶体.光催化降解特性研究发现,该材料能快速降解水中双酚A(BPA),其光催化降解速率分别是生物质高粱生物炭和硫化镉的15.5倍和2.4倍.单因素实验发现,酸性环境、提高材料投加量均能显著提高材料对BPA的光催化降解速率.循环实验表明,该材料具有较好的光催化稳定性.猝灭实验发现,光催化降解过程中起主要作用的活性物种为空穴(h⁺),其次是·OH和·O^-2.     

改性椰壳生物炭对甲基橙的吸附效果与机制

本文以椰壳为原料制备椰壳生物炭,并用于甲基橙（MO）的吸附。通过扫描电镜 （SEM）、红外光谱（FT-IR）、氮吸附（BET）、元素分析（EA）等对椰壳生物炭物化性质进行了表征,分析了活化剂种类、浸渍比、热解温度和热解时间等因素对 MO 吸附效果的影响。结果表明活化剂为KOH,浸渍比为 3:1,热解温度是700 ℃,热解时间270 min,制备的生物炭K3CBc700270比表面积为126 1.93 m2?g-1,平均孔径1.10 nm,具有优异的甲基橙去除效果,当甲基橙浓度为100 mg?L-1,添加量为5 mg,吸附时间270 min,MO去除达到95.31 %。研究吸附机制发现吸附等温线数据拟合符合Langmuir 模型,吸附动力学数据拟合符合拟二级动力学模型,说明吸附以化学单层吸附为主,物理吸附为辅。结果证明椰壳生物炭K3CBc700270具有开发为去除水染料污染物吸附剂的潜力。     

厨房残余物制备生物炭及其对考马斯亮兰的吸附研究

厨房残余物的资源化利用是日益成为国内外研究的热点问题,本文选取厨房残余物——枯菜叶作为研究对象,将其与褐煤混合制备生物炭.以15℃/min的速率从室温升温至300℃,保温2h,制得生物炭.然后用不同浓度的硝酸对其进行改性,最后用于有机污染物考马斯亮兰吸附研究,通过测定548nm处吸光度计算吸附前后溶液中考马斯亮兰的变化...     

碱改性生物炭-凹凸棒制备及其对水中磷的去除

磷是动植物必不可少的营养物质．然而,地表水中过量的磷会导致水生植物和藻类的快速生长．本研究通过氯化镁对玉米芯残渣进行改性,在无氧条件下高温烧制并与碱改性凹凸棒混合,制备了一种碱改性生物炭-凹凸棒土复合物(MgO-CB-AMAP)．该碱改性生物炭具有高比表面积,达396.2 m~2/g,明显高于直接煅烧制备的生物碳(132.7 m~2/g)．进一步,评价了MgO-CB-AMAP复合物对水中磷的吸附性能．结果表明：当水中磷浓度5 mg/L、玉米芯及凹凸棒的比例为1∶3、用量为2 g/L时,6 h后磷去除率达91%,吸附量为9.7 mg/g,均高于生物炭(3.6 mg/g)和碱改性凹凸棒(6.1 mg/g)．最后,对MgO-CB-AMAP在模拟含磷污染水体中磷的吸附过程进行了动力学研究,该吸附过程符合准二级动力学模型．研究结果表明这种碱改性生物炭-凹凸棒土复合物在磷污染控制中有很好的应用前景．     

生物炭改性高庙子膨润土对铕(Ⅲ)的吸附特性

针对作为我国核废料处置库缓冲/回填材料——高庙子(GMZ)膨润土——在长期运营条件下的缓冲性能衰减问题,利用梧桐叶为碳源制备生物炭改性GMZ膨润土,通过微观表征和批次吸附试验,研究了其结构和对Eu(Ⅲ)的吸附性能,进一步探讨了复合材料的作用机理.结果表明,生物炭改性GMZ膨润土中的官能团出现次甲基(—CH),说明有机官能团嫁接成功,层间距进一步增大,蒙脱石表面的细小颗粒在改性后变大.在吸附性能方面,随着固液比和接触时间的增加,吸附率提高;随着pH值、离子强度的增加,吸附率降低;生物炭改性GMZ膨润土对Eu(Ⅲ)的吸附等温线符合Langmuir模型和准二级动力学模型,最大理论吸附量为32.36 mg·g~(-1).     

改性花生壳生物质炭对土壤中Cr(Ⅵ)的吸附机制

为了提高土壤中重金属Cr(Ⅵ)的去除率,采用简单高效的吸附法,筛选廉价且吸附效果好的吸附剂成为土壤中重金属去除的研究热点.以农业废弃物花生壳为原料,用FeCl₃和ZnCl₂改性得到改性花生壳生物质炭(MPS),将其用于土壤中重金属Cr(Ⅵ)吸附研究实验中.考察pH值、投加量、反应温度、初始浓度和反应时间对Cr(Ⅵ)去除率的影响,并对吸附机制进行探讨.结果表明,在pH值为3时,MPS添加量为土壤质量的5%,反应温度为30℃,初始质量浓度为120 mg·L^-1,反应时间为120 min,得到的最高去除率为98.23%.参数拟合结果表明,改性花生壳生物质炭Langmuir吸附模型的相关系数R²高达0.993,准二级动力学拟合的相关系数R²为0.987,表明是单分子层反应.