四种原料热解产生的生物炭对Pb2+和Cd2+的吸附特性研究

以木屑、米糠、稻杆、玉米秸杆为原料, 在300, 400, 500, 600和700℃下, 氮气保护的无氧气氛中热解制成生物炭, 探讨不同类型生物炭对水溶液中重金属Pb²⁺和Cd²⁺的吸附效果。研究发现, 对于4种生物质原料而言, 在700℃下制备的生物炭对水溶液中Pb²⁺和Cd²⁺的吸附效果均优于其他制备温度下获得的生物炭, 其中稻杆生物炭(700℃)吸附容量最高, 对Pb²⁺和Cd²⁺分别为126.58和60.61 mg/g。利用X射线荧光光谱、环境扫描电子显微镜、气体吸附仪等方法, 分析700℃下制取的4种生物炭的矿物相元素组成、表面形貌及其比表面积。采用X射线衍射法分析4种生物炭样品在吸附重金属后的矿物相特性, 分析其重金属吸附机理。结果表明, 4种生物炭对Pb²⁺和Cd²⁺的吸附均满足Langmuir等温吸附模型, 同时XRD分析显示Pb²⁺和Cd²⁺在生物炭表面以碳酸盐、磷酸盐、硅酸盐和亚硫酸盐形式存在。     

生物炭对水体中Pb2+和Cd2+的选择性吸附研究

为研究生物炭对水体中Pb2+和 Cd2+的竞争吸附性能,本研究以水葫芦为原材料,制备得到水葫芦生物炭,对单一和二元体系中WHBC吸附Pb2+和Cd2+的吸附特性进行了研究,采用传统的Langmuir和Freundlich等温线模型对两个体系中的吸附结果进行了拟合.结果表明,前者对Pb2+和Cd2+的拟合都较好,WHBC...     

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。     

壳聚糖对Pb2+吸附性能研究

以壳聚糖为吸附剂,考察溶液pH值、Pb2+初始浓度等条件对壳聚糖吸附性能的影响,研究不同温度下壳聚糖对Pb2+的吸附等温线、热力学和动力学行为,并研究表观活化能.结果表明,当pH为5~6时,壳聚糖对Pb2+的吸附能力达到最大值;随着Pb2+初始浓度增加,平衡吸附量随之增加并达到最大值,此后基本不变;当温度在298~313 K变化时,平衡吸附量随Pb2+平衡浓度增大而增大,达到最大值后基本不变,吸附行为符合Langmuir方程;不同温度下的△G均小于零,且温度越高,△G越小,△H大于零,温度越高越有利于吸附;随着吸附时间延长,初始阶段吸附速率较快,此后逐渐下降,吸附动力学行为符合拟二级速率模型,吸附表观活化能为18.658 kJ/mol.     

污泥基磁性生物炭及其对水体中铜离子的吸附性能

以城市污水处理厂剩余污泥为原料,热解制备生物炭基质,经Fe2+/Fe3+改性加载纳米级铁氧化物颗粒,得到新型磁性生物炭材料(MBC),用于水体中重金属离子吸附.利用VSM,SEM-EDS,XRD,FTIR等综合分析磁性生物炭材料的物理化学特性,结果表明:生物炭基质表面加载磁性γ-Fe2 O3颗粒,分布均匀,其饱和磁化强...     

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...     

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。     

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。     

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.     

铅离子印迹聚合物对Pb2+的选择性吸附研究

针对日益严重的水体重金属污染及工业废水处理问题,利用一种由1,12-十二烷-O,O’-二苯基磷酸（DDDPA）和4-乙烯基吡啶作为双功能单体得到新型铅离子印迹聚合物微球,对其吸附及识别性能展开基础研究,结果表明,铅离子印迹聚合物微球对水中Pb2+有着良好的吸附性能,当溶液pH> 5时,就能保持很高的吸附效率。选择性吸附试验研究发现,当共存金属阳离子为Zn2+,Co2+,Ni2+时,铅离子印迹聚合物微球对目标Pb2+的选择性较好,试验条件下的选择吸附系数分别为86.6,53.0和46.5。铅离子印迹聚合物对Cr3+和Cu2+具有一定的吸附能力,试验条件下的选择吸附系数分别为20.8和9.5。对铅离子印迹聚合物微球的洗脱试验结果表明,洗脱含微量Pb2+的吸附剂时使用低浓度的HNO3就能达到100%脱附。经HNO3脱附后的吸附剂对水中Pb2+的单位饱和吸附量仍然可达90.9 mgg1,为吸附剂的重复使用提供了依据。     

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.     

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。     

广玉兰叶粉及其生物炭对亚甲基蓝的吸附性能研究

将单因素试验与材料表征相结合,探究了广玉兰叶粉及其生物炭的吸附性能及吸附机理。分析结果表明:广玉兰叶粉及其生物炭均为多孔结构且含有丰富的表面官能团,平衡吸附容量分别为109.77 mg/g和105.08 mg/g。pH值升高会提升亚甲基蓝去除率,在pH值为11时,广玉兰叶粉及其生物炭对亚甲基蓝去除率分别为92.63%和90.21%。两种材料均符合朗缪尔(Langmuir)等温吸附模型和二级动力学模型,以单层化学吸附为主,且吸附过程是自发吸热反应。     

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...     

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).     

废轮胎热解炭对铬离子溶液的吸附研究

对经过酸碱处理后热解产品炭在含铬溶液中的吸附特性进行了研究．研究表明。经过酸碱处理后的热解产品炭对铬离子具有良好的吸附性能,在实验范围内,其静态等温线基本符合Langmuir等温方程．将热解炭进行酸碱处理后用于含铬废水处理中,将是一种“以废治废”、经济可行的方法．     

苜蓿生物炭对磺胺甲恶唑的吸附机理研究

该文以紫花苜蓿为原料,分别在600℃、700℃和800℃下热解制备生物炭,研究其对水溶液中磺胺甲恶唑的吸附机理.通过元素分析、FTIR、BET、XRD等方法对制备的生物炭进行表征,探究了热解温度、环境温度、初始抗生素浓度、溶液pH值、离子强度以及离子类型等对磺胺甲恶唑吸附的的影响,应用吸附动力学和吸附等温线研究生物炭对...     

腐殖质对Cu2+和Pb2+的吸附特性

研究了腐殖质对重金属Cu2 和Pb2 的吸附特性.结果表明:腐殖质对Cu2 、Pb2 均具有较强的吸附性能,但存在着明显的差异,腐殖质对Pb2 的吸附能力远远大干Cu2 .腐殖质对Cu2 的吸附用Langmuir方程拟合效果优于用Freundlich方程拟合效果,而两个方程对Pb2 吸附的拟合程度都较好.用Langmuir吸附等温武推测腐殖质对Cu2 、Pb2 的饱和吸附量,分别为13.09 mg/g和84.15 mg/g,腐殖质对Pb2 的饱和吸附量几乎是Cu2 的6.4倍.pH对吸附的影响很大,pH较高时腐殖质具有较大的吸附量.通过IR光谱分析表明,羧基和羟基与重金属离子的络合引起腐殖质对Cu2 和Pb2 的吸附.     

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。