控制热分解条件下制备生物炭及其表征

以稻杆为原料,以KOH溶液为浸渍剂,在控制热分解条件下制备生物炭。采用N2吸附、碘吸附、Boehm滴定、元素分析、XRD和FTIR等方法对生物炭进行了表征,并探讨了KOH浸渍和热分解条件对生物炭孔结构,尤其是表面化学性质的影响。结果表明:KOH浸渍处理后生物炭比表面积和总孔容积明显增大,有利于生成强酸性官能团和减少可挥发性有机碳以及生成更为稳定的表面含氧官能团;生物炭吸碘值随着炭化温度升高和时间延长总体呈先上升后下降的趋势;气氛组成对生物炭孔结构和化学性质有重要影响,N2-NH3混合气氛条件下制备生物炭的比表面积、总孔容积、中孔率和吸附性能都显著大于纯N2气氛下制备的生物炭,而表面酸性含氧官能团数量明显减少,同时引入含氮碱性基团,并使生物炭表面极性增强。     

活性炭孔结构和表面化学性质对吸附硝基苯的影响

通过对活性炭HNO3氧化及随后的N2:气氛中热处理,研究了活性炭性质对其吸附硝基苯性能的影响.以低温液氮(N2/77K)吸附测定活性炭的比表面积和孔容、孔径分布,以SEM观测活性炭表面形貌,以Boehm滴定、FTIR、零电荷点pHpzc测定及元素分析定量表征活性炭表面含氧官能团变化.结果表明, HNO3氧化可以显著改变活性炭表面化学性质,增加活性炭表面酸性含氧官能团数量,对活性炭孔隙结构影响不大.随后N2:气氛中热处理可以造成活性炭表面酸性含氧官能团分解,外表面积增大,微孔烧蚀为中孔.硝基苯在活性炭上的吸附基本符合Langmuir方程,改性后活性炭对硝基苯的吸附容量明显改变, ACNO-T、ACraw、ACNO吸附容量分别为1011.31、483.09、321.54 mg·g-1.较大的外表面积、适宜数量的中孔以及较少的酸性含氧官能团是ACNO-T对硝基苯表现出较高吸附容量的主要原因.     

微波辐照活性炭改性机理研究

利用微波辐照作为改性手段,在450℃、N2气氛下对椰壳基颗粒活性炭进行了改性研究,测定了活性炭改性前后对甲苯的吸附性能.结果表明:微波改性后,单位质量活性炭(1 g)对甲苯的吸附能力由182 mg提高到193 mg;试验中,吸附床层的穿透时间由2.5 h提高至35 h.改性活性炭的表面碱性官能团含量、比表面积、孔容积、...     

粘胶基活性炭纤维湿氧化改性对甲苯吸附性能的影响

为了研究粘胶基活性炭纤维(ACFs)湿氧化改性对甲苯吸附性能的影响,采用实验室模拟的方法,研究了H₂O₂湿氧化改性ACFs结构性质和表面化学性质对甲苯吸附性能的影响.结果表明:相比原样,改性ACFs的微孔孔容和表面积等结构参数均有所增大,从而有利于吸附甲苯.不同浓度的改性ACFs样品具有相似的结构性质和不同的表面化学性质;随着H₂O₂浸渍浓度的提高,ACFs表面CO型含氧基团含量递减且有利于吸附甲苯;CO₂型含氧基团含量递增且不利于吸附甲苯;整体上,ACFs表面含氧基团(包括CO型和CO₂型基团)总量的增多不利于甲苯吸附.ACFs与甲苯分子之间π-π色散力作用是影响湿氧化改性后ACFs对甲苯吸附性能的关键因素.      

改性颗粒活性炭对水中溴酸根的吸附特性研究

采用阳离子表面活性剂氯化十六烷基吡啶(CPC)改性颗粒活性炭以提高活性炭对溴酸根的吸附能力.通过小试研究了改性颗粒活性炭(GAC-CPC)对溴酸根的吸附特性,考察了BrO-3初始浓度、pH、共存阴离子等因素对吸附过程的影响.结果表明,CPC改性能显著提高GAC对BrO-3的吸附能力,吸附量随着初始浓度升高而增大;在碱性条件下GAC-CPC对BrO-3的吸附量减小;共存阴离子与BrO-3在GAC-CPC上存在竞争吸附,其影响顺序为:NO-3SO2-4PO3-4CO2-3.用准一级、准二级和颗粒内扩散动力学模型拟合GAC-CPC吸附BrO-3的动力学过程,结果表明,准二级动力学能更好的描述吸附过程,且孔扩散可能是改性GAC吸附BrO-3初始阶段的主要速率控制因素.用Langmuir和Freundlich等温吸附模型拟合不同温度下BrO-3的吸附平衡过程,结果表明,Langmuir等温吸附模型能很好的描述吸附平衡过程,GAC-CPC吸附BrO-3的过程是自发且放热的,温度升高不利于吸附.     

微波改性活性炭深度处理甲基橙染料废水的性能研究

活性炭吸附法是深度处理染料废水的主要方法之一。本研究采用微波技术对活性炭(GAC)进行改性处理,并对活性炭和微波改性活性炭(W-GAC)进行表征分析。以甲基橙溶液作为处理对象,将CODCr降解率作为吸附效果的评价指标,考察了各种吸附工况条件对吸附性能的影响。结果表明:W-GAC较GAC的比表面积与总孔容略有减小,WGAC酸性含氧的部分减少明显,碱性基团的含量是GAC的1.63倍,非极性变大,提高了改性活性炭对染料分子的吸附容量。在最佳工况条件下,W-GAC处理甲基橙废水的CODCr降解率较GAC提高了53.2%;吸附反应属于Lagergren准二级反应,相关系数R2值都在0.99以上。     

微波改性活性炭对苯酚的吸附性能研究

采用N2低温吸附/脱附、Boehm滴定对活性炭的孔结构和表面含氧官能团进行表征,研究微波热处理对活性炭的吸附性能的影响。用Langmuir和Freundlich吸附等温模型对活性炭的吸附性能进行评价,比较了溶液pH和吸附温度对改性前后活性炭的吸附能力影响,运用准一次方动力学模型和准二次方动力学模型对2种活性炭的吸附动力学进行研究。结果表明:微波热处理改性活性炭可提高活性炭对苯酚的吸附性能。     

硝酸改性活性炭特征及其催化臭氧氧化性能

采用硝酸氧化对颗粒活性炭进行改性处理,研究了硝酸改性后活性炭结构和表面化学性质,及其对酸性大红3R的吸附能力和催化臭氧氧化去除效果的影响。结果表明,硝酸改性后,活性炭比表面积减小,微孔孔容减小,中孔孔容增大。活性炭表面以羧基为主的酸性含氧官能团随着硝酸改性浓度提高而显著增加,并对其吸附能力和催化臭氧氧化能力产生显著影响。硝酸改性活性炭吸附能力在碱性条件下由于表面酸性官能团和酸性大红3R之间的静电作用而有所降低;在酸性条件下由于二者的色散作用而增强。表面酸性官能团在碱性条件下参与臭氧分解,产生·OH,增强了硝酸改性活性炭对酸性大红3R的催化臭氧氧化去除效果。     

硅胶表面TEOS疏水化改性及吸附VOCs特性

以正硅酸乙酯（TEOS）为疏水改性剂,通过硅胶表面的羟基接枝反应,得到具备一定疏水性的改性硅胶;利用BET、FT-IR、XRD和TG-DTG等手段对改性硅胶的结构及稳定性进行了表征;在此基础上考察了改性硅胶对各类有机废气的吸附性能.结果表明,TEOS成功接枝在了硅胶表面,改性硅胶不仅具备一定的疏水性,而且机械强度增加到原来的66.85%,稳定性也都得到了提高; 550℃空气下焙烧后的改性硅胶仍具有疏水性且吸附容量是焙烧之前的2倍;在高湿度高浓度的废气治理中,TEOS改性硅胶表现出更高的吸附能力和优良的热再生性能.高浓度下改性硅胶的吸附容量是低浓度下的10倍且不受水汽的影响;改性硅胶循环10次的吸附/脱附几乎不变,且在一定条件下,15~30min就达到90%的脱附率.     

改性活性炭在环境保护中的应用

活性炭是一种应用广泛的吸附催化剂 ,其性能取决于它的孔隙结构和表面化学性质。为了提高其吸附效率和改善其吸附选择性及其催化性能 ,往往需要对活性炭的孔隙结构进行调整以及改变其表面化学性质。综述了活性炭的改性方法及其特点、改性活性炭在环境保护中的应用及其再生等方面的研究概况     

表面酸碱2步改性对活性炭吸附Cr(Ⅵ)的影响

研究了酸碱2步改性对活性炭吸附水相中Cr(Ⅵ)的影响.将活性炭(AC₀)在HNO₃溶液中氧化(AC₁),然后在NaOH和NaCl的混合液中处理(AC₂).分别采用平衡和连续吸附试验,测试Cr(Ⅵ)的吸附特征.以Boemh滴定法定量检测活性炭表面酸性官能团数量,结合元素分析结果定量表征活性炭的表面含氧官能团变化;以低温液氮(N₂/77K)吸附法分析活性炭的比表面积和孔径结构.结果表明:活性炭经2步改性后,其Cr(Ⅵ)的吸附容量和吸附速度均显著改变.吸附容量和吸附速度大小依次为AC₂>AC₁>AC₀.改性活性炭表面积下降,表面含氧酸性官能团数量增加.HNO₃液相氧化处理可使活性炭表面生成带正电含氧酸性官能团,第2步改性后活性炭表面酸性官能团H⁺部分被Na⁺取代,使活性炭表面酸性降低.表面较多的含氧酸性官能团(与AC₀相比)、适宜的表面pH(与AC₁相比)是AC₂所表现出较高Cr(Ⅵ)吸附容量的主要原因.     

水中高氯酸根的颗粒活性炭吸附过程及影响因素分析

通过批量实验研究了颗粒活性炭(GAC)对水中高氯酸根(ClO-4)的吸附特性,考察了pH、ClO-4初始浓度和共存阴离子对吸附作用的影响,并分析了吸附动力学和等温吸附模型.结果表明, GAC对ClO-4的吸附容量在碱性条件下减小,随初始浓度升高而增大,共存阴离子与ClO-4在GAC上存在竞争吸附,其影响顺序为SO2-4 > NO-3 > CO2-3 > H2PO-4 > BrO-3≈Cl-. ClO-4在GAC上的吸附最符合准二级动力学模型,吸附中存在大孔扩散过程,且孔扩散可能为GAC吸附ClO-4的主要速率控制步骤.试验浓度范围内吸附过程符合Langmuir、Freundlich和Tempkin 3种等温吸附模型,吸附过程是自发且放热的,温度升高不利于GAC对ClO-4的吸附,温度为288、298和308K时的饱和吸附容量分别为13.00、11.21和8.04 mg'g-1.说明GAC虽较易吸附水中ClO-4,但必须控制反应条件,如温度、pH和共存阴离子浓度等,以取得最佳吸附效果.     

碱铜联合改性珠状活性炭及其对甲苯的吸附机理

为了提高活性炭吸附材料对非极性污染物的吸附性能,采用碱[（NaOH溶液）联合铜（Cu（CH₃COO）₂溶液]对珠状活性炭（beaded active carbon,BAC）进行改性,利用BET、SEM、Boehm滴定和FT-IR对改性前后的活性炭进行表征,并采用动态吸附法和Yoon-Nelson吸附理论模型研究了不同改性方法对活性炭吸附甲苯穿透曲线、饱和吸附量的影响及吸附机理.结果表明:改性后BAC表面不规则的孔隙增多,比表面积和微孔容积减少,平均孔径变化不显著,表面Cu含量明显升高;不同浓度碱铜联合改性后BAC对甲苯的吸附性能均提高,当NaOH溶液浓度为8 mol/L、Cu（CH₃COO）₂溶液质量分数为0.5%时,联合改性效果最好,此时改性后BAC对甲苯的饱和吸附量较改性前增加了50.9%,吸附穿透时间延长了342.9%,吸附平衡时间延长了77.4%.研究显示:较高浓度的碱联合较低浓度的铜溶液对活性炭改性,能显著提高吸附甲苯性能;改性后BAC对甲苯的吸附性能受自身孔隙结构和表面官能团的共同影响,且表面酸性官能团影响显著,表面金属铜与甲苯的结合作用是主要的吸附过程.      

饮用水处理中活性炭吸附卤乙酸的特性

采用静态和动态试验研究了活性炭对卤乙酸的物理吸附特性。静态试验表明：在单吸附质条件下,二氯乙酸和三氯乙酸的吸附等温线在低浓度区（Ｃｅ〈５０μｇ／Ｌ）表现为单层吸附,在高浓度区表现为多层吸附。活性炭对三氯乙酸的吸附能力高于二氯乙酸。在饮用水处理常见的浓度范围内,活性炭对三氯乙酸的吸附容量约为二氯乙酸的２倍。在多吸附质条件下,对三氯乙酸的吸附容量只略的降低,对二氯乙酸的吸附容量则显著下降,这与有机物的     

Application of magnetic particles modified with amino groups to adsorb copper ions in aqueous solution

A magnetic adsorbent can be easily recovered from treated water by magnetic force,without requiring further downstream treatment.In this research,amine-functionalized silica magnetite has been synthesized using N-[3-(trimethoxysilyl)propyl]-ethylenediamine(TPED) as a surface modification agent.The synthesized magnetic amine adsorbents were used to adsorb copper ions in an aqueous solution in a batch system,and the maximum adsorption was found to occur at pH 5.5 ± 0.1.The adsorption equilibrium data fitted t...     

从分子质量的变化分析有机物对GAC吸附内分泌干扰物(BPA)的影响

从分子质量分布的角度研究了水中有机物对颗粒活性炭(GAC)吸附双酚A(BPA)容量及吸附速率的影响.结果表明,相对于以去离子水为本底的BPA溶液来说,GAC吸附以滤后水、臭氧后出水和原水为本底的BPA溶液的Langmuir模型的最大吸附容量q_m值分别下降了29.95%、43.56%和44.44%,而其拟二级动力学模型的k₂值分别下降了43.05%、49.75%和56.38%.相对分子质量3 000以上,尤其是10 000以上的有机物堵塞GAC的二级微孔;3 000以下,尤其是1 000以下的有机物与BPA分子之间存在直接的竞争吸附,是导致GAC对BPA的吸附容量以及吸附速率下降的主要原因.     

氧化改性活性炭纤维吸附材料制备及其性能研究

目的 以不同浓度的双氧水溶液对活性炭纤维进行氧化改性,制备SO₂、NOx腐蚀气氛吸附材料。方法采用红外光谱、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪等表征方式,揭示双氧水改性对活性炭纤维孔隙结构、表面物理化学性质、吸附性能的影响,并将装有吸附材料的防护包装贮存于湿热海洋气候环境中,验证腐蚀气氛控制效果。结果 双氧水改性活性炭纤维后,其表面官能团未发生变化,比表面积先减小、后增大。改性后,活性炭纤维表面活性位点有所增加,对应的吸附性能显著增加,30%双氧水改性活性炭纤维对SO₂、NO₂、NO的饱和吸附量分别为100、153、128 mg/g,与改性前相比,分别提高了67%、180%、137%。应用吸附材料的防护包装内部腐蚀气氛浓度在3个月内几乎为0。结论 双氧水改性活性炭纤维具有良好的腐蚀气氛吸附性能,在长贮微环境中具有良好应用前景。     

改性活性炭吸附饮用水中三氯硝基甲烷的研究

为提高活性炭对三氯硝基甲烷(TCNM)的去除效率,采用NaOH对颗粒活性炭(GAC)进行改性.分别采用比表面积孔径分布测定仪、扫描电镜、傅里叶红外变换光谱等仪器及Boehm官能团滴定法,对改性前后活性炭的表面理化性质进行表征.并在不同反应条件下,考察活性炭改性前后吸附饮用水中TCNM的效果.结果表明:对于10μg/L的TCNM溶液,吸附剂投加量为0.3g/L时,NaOH-GAC的吸附去除率为87%,是GAC的1.71倍.吸附剂对TCNM的吸附过程大致分为快速阶段、慢速阶段和动态平衡阶段.GAC吸附TCNM溶液的吸附平衡时间为36h, NaOH-GAC吸附TCNM溶液的吸附平衡时间为6h.GAC和NaOH-GAC吸附TCNM的快速吸附阶段均符合一级反应动力学规律.