生物炭对土壤吸附邻苯二甲酸二乙酯的影响

选择花生壳为原材料,采用限氧升温法在450、700℃温度下分别热解2、4、6 h制备6种生物炭,在对其表面性质和元素组成进行分析的基础上,重点考察生物炭对土壤吸附邻苯二甲酸二乙酯(diethyl phthalate,DEP)的影响。结果表明:生物炭的比表面积和总孔体积随着热解温度的升高而增加,热解时间的延长也会提高比表面积和总孔体积,而4 h是较为适宜的热解时间;生物炭中元素组成主要受热解温度的影响,热解时间的作用很小,热解温度的升高使生物炭的芳香性增强,极性降低;添加生物炭能显著提高土壤对DEP的吸附能力;Langmuir模型和Freundlich模型均能较好地拟合添加生物炭土壤对DEP的吸附特征;在不同的平衡浓度条件下,生物炭对土壤吸附DEP的贡献率介于82.07%~99.49%之间,表明生物炭对土壤中DEP的吸附发挥着主导作用。相关分析发现,吸附参数ΔKoc与生物炭的比表面积和总孔体积具有显著相关性,提高比表面积和改善孔隙结构可以增强生物炭对DEP的吸附能力。     

改性整体式活性炭净化NO

通过KOH改性整体式无烟煤活性炭,制备了NO吸附净化材料。利用SEM、EDS和N2吸附-脱附对活性炭表面形貌特性、元素组成、比表面积及孔径分布等进行表征,并分别考察了KOH溶液浓度、干燥温度、反应空速、反应温度等因素对活性炭净化NO性能的影响。结果表明,活性炭的微孔结构对NO的吸附起主要作用,NO的净化效率随空速的增加而降低,随反应温度升高先升高后降低。经20%KOH溶液改性,30℃干燥的活性炭材料具有较丰富的微孔结构和孔容,在30℃和空速15 000 h-1的反应条件下,材料对NO的净化效率可达到73%左右。     

铁盐改性砂制备及其吸附Zn~(2+)的性能研究

通过改变石英砂表面的物理化学性质,提高石英砂的吸附效率,考察其对废水中的Zn~(2+)去除效果.以石英砂为载体,分别用反复高温加热法和反复碱性沉积法制备了三氯化铁改性砂、硝酸铁改性砂,测定2种方法制备的铁盐改性砂的表面含铁量、铁盐的酸稳定性及比表面积,并比较2种铁盐改性砂对Zn~(2+)的吸附效果.结果表明,三氯化铁改性砂、硝酸铁改性砂的比表面积分别为2.468、4.247 m~2/g,比石英砂比表面积分别提高6.910、12.612倍;在pH为中性条件下,石英砂对Zn~(2+)去除率为43%左右,三氯化铁改性砂对Zn~(2+)去除率达到70%左右,硝酸铁改性砂对Zn~(2+)去除率达到85%左右,表明铁盐改性砂对Zn~(2+)去除能力比石英砂有很大提高;铁盐改性砂对Zn~(2+)的吸附有一定容量,表面的活性中心越多,吸附能力越大;铁盐改性砂对Zn~(2+)的去除率随着pH的升高而增加,当pH>8.5时,Zn~(2+)去除率可达90%左右.     

水泥回转窑共处置含砷污泥

通过水泥窑共处置含砷污泥的煅烧实验,探讨了不同掺加量(0%、2%、5%、10%和15%)对水泥煅烧过程易烧性的影响。采用X-射线衍射仪(XRD)对熟料样品的矿物相进行研究,并对水泥制品进行抗压和抗折测试,同时对熟料中砷的固化率进行分析。实验结果表明,掺加含砷污泥对熟料游离氧化钙含量影响显著,且能降低烧成温度。且掺加浓度的提高(2%~15%)对f-CaO含量影响不大。XRD测试表明,掺烧15%含砷污泥熟料的主要矿物相没有太大变化,其抗压和抗折实验结果与参比水泥相似,符合国家标准。砷元素的固化率为84.29%。     

土壤固相吸附砷的研究进展

砷是一种常见的有毒元素，土壤砷污染与修复问题已引起世界范围的广泛关注。土壤原位修复是消除土壤砷污染的有效方法，其中砷在土壤固相上的吸附也是近年来的研究热点。土壤固相广泛存在于土壤中，并具有表面积大和表面电荷等理化性质，它可通过与砷酸根阴离子发生表面配位反应，形成内外层配位体等方式来固定土壤中的砷，以降低金属离子的迁移能力和有效性，是一种有效的原位减轻砷污染的方法。文中简单介绍了砷污染的现状、危害和赋存状态，重点介绍了铁铝锰的氧化物和氢氧化物、粘土矿物、有机质等土壤固相对砷的吸附机理及其影响因素，旨在更好地掌握砷的吸附行为。     

无定型纳米TiO2吸附去除饮用水中的低浓度As(Ⅲ)

研究了纳米无定型TiO2颗粒对饮用水中低浓度的三价砷As(Ⅲ)吸附行为。纳米TiO2颗粒吸附剂的BET表面积为205 m2/g,计算的BJH吸附平均孔径为4.02 nm(4 V/A)。对起始As(Ⅲ)浓度为150μg/L的模拟含砷水,经过5h的吸附处理后残余浓度不足4μg/L,As(Ⅲ)去除率达到97%。反应起始阶段吸附速率较快,84%的As(Ⅲ)能够在20min内去除。As(Ⅲ)吸附动力学较好地符合拟二级动力学模式。最佳As(Ⅲ)吸附pH为9.3,低于此值,随酸性增加吸附速率有所降低;而高于此值的强碱性pH对吸附有强烈抑制作用。在平衡浓度较低的情形下(10～220μg/L),Lang-muir,Freundlich和Dubinin-Radushkevich(D-R)吸附等温式均可较好拟合吸附行为,但中性和弱碱性条件下更符合Fre-undlich吸附等温式;平衡浓度大于220μg/L,吸附容量随平衡浓度增加而迅速增加,最大吸附容量在低浓度下达到4.79 mg/g。     

酰胺化/氧化碳纳米管-聚苯胺吸附三价砷

为探讨改性碳纳米管(CNTs)对砷的吸附特性,采用化学修饰对CNTs进行了改性。将CNTs先后进行氧化和酰胺化处理,并与聚苯胺反应,得到酰胺化/氧化碳纳米管-聚苯胺(NMCNTs-PANI),利用SEM观察、比表面积测定、含氧含氮官能团和分子结构分析对改性前后CNTs进行了表征;研究了NMCNTs-PANI在不同反应体系对As(Ⅲ)的吸附效果。结果表明:NMCNTs-PANI总孔容和平均孔径均有所增加;表面含氧含氮基团增加;初始pH对吸附量影响较显著;共存阴离子对吸附量影响可忽略不计;吸附过程符合准一级动力学和准二级动力学方程,证实该过程主要以化学吸附为主;吸附等温线符合Langmuir模型。NMCNTs-PANI通过表面吸附-化学诱导作用可较好地去除水中As(Ⅲ),是一种优良的含砷污染水的吸附剂。     

NaCl改性沸石对氨氮吸附性能的研究

采用NaCl溶液对天然沸石进行改性,考察了NaCl浓度、温度及沸石用量对改性效果的影响。通过表面特征分析、吸附机制分析、吸附等温试验和吸附动力学试验,进一步比较了天然沸石和改性沸石对氨氮的吸附性能。结果表明,在NaCl溶液为6%(质量分数)、温度为303 K、天然沸石用量为15 g(以100 mL的NaCl溶液计)的优化条件下,改性沸石对氨氮的吸附效果最佳。扫描电子显微镜(SEM)和比表面积(BET)分析可知,沸石经改性后表面变粗糙,平均吸附孔径变小,比表面积变大。2种沸石对氨氮的吸附过程均可用Langmuir、Freundlich吸附等温方程较好地拟合,在温度为303 K时,改性沸石比天然沸石单分子层饱和吸附量增幅为34%以上。颗粒内扩散是沸石吸附氨氮的限制性因素,其吸附动力学较符合准二级反应动力学方程,拟合结果表明改性沸石具有更好的动力学性能,其吸附速率常数略大于天然沸石。     

铁和铝氧化物涂层砂的过滤与吸附性能评价

总结性地对3种不同氧化物涂层砂和未涂层砂的表面特性、过滤和吸附性能进行了比较与分析，明确了适用范围。改性滤料的高温加热和碱性沉积两种制备方法中，涂铁宜选前者，涂铝宜用后者。涂层砂的比表面积增大，吸附容量增加，使石英砂表面电荷的带电性质改变，有利于水中杂质的去除。涂铁砂适合于除氟和除砷及除有机物；涂铝砂适合于除浊、除有机物和除锌。     

除氟活性铝氧化物(AlO_xH_y-F_n)的吸附除砷性能

以活性铝氧化物AlOxHy处理某高氟地下水的中试实验获得的吸附剂废料AlOxHy-Fn为对象,考察其对三价砷(As(Ⅲ))和五价砷(As(Ⅴ))吸附去除性能,并对吸附机理进行了探讨。研究显示,AlOxHy-Fn为多孔无定型且具有不规则表面的絮状结构,比表面积为218.88 m2/g,零电荷点pHZPC在pH为8左右;AlOxHy-Fn可快速吸附As(Ⅲ)和As(Ⅴ),且反应24 h后的平衡吸附量分别为0.60和3.41 mg/g,朗格缪尔模型可以很好地描述As(Ⅲ)和As(Ⅴ)在AlOxHy-Fn表面的吸附,且As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的最大吸附容量分别为13.63和63.27 mg/g;AlOxHy-Fn在pH=4~10范围内对As(Ⅴ)去除率在90%以上,As(Ⅲ)在中性和弱碱性pH范围内吸附效果较好,但去除率仍在32%以下。AlOxHy-Fn表面性质、砷形态分布特征等对As(Ⅲ)与As(Ⅴ)的吸附有重要影响,电负性As(Ⅴ)较电中性As(Ⅲ)更容易吸附在AlOxHy-Fn表面。AlOxHy-Fn吸附除砷过程中,在pH为6时氟溶出量最低(0.40 mg/g),过高或过低pH均会导致氟溶出量增大;氟溶出量与As(Ⅴ)吸附量之间有明显正相关关系(R2=0.97),但与As(Ⅲ)吸附量无相关关系;铝溶出量在pH为4~10范围内均很低。将AlOxHy-Fn回用作为除砷吸附剂去除工业含砷废水的砷具有良好的技术经济可行性,且将As(Ⅲ)氧化为As(Ⅴ)是提高去除效果的重要手段。     

小分子有机酸对纳米铁稳定砷的影响

金矿开采后的尾矿中含有大量的砷,纳米零价铁可以有效稳定尾矿中的砷,但是在尾矿的后期复垦过程中,表层植被分泌的小分子有机酸,会使土壤中稳定的砷重新释放,造成二次污染。以植物根系分泌的常见小分子有机酸中的乙酸作为研究对象,在纳米零价铁(NZVI)去除砷的动力学基础上,利用批实验方法研究乙酸对稳定砷的影响过程。结果表明,纳米铁可以在几分钟内去除尾矿浸出液中的砷,反应符合准二级动力学模型,铁砷质量比约500∶1时,砷去除率可以达到94%以上。NZVI快速去除As(Ⅴ)主要是在NZVI表面的氧化铁上发生吸附、共沉淀作用。有氧条件下的NZVI对As(Ⅴ)去除效果优于无氧条件下的效果,长期有氧腐蚀NZVI对浮选尾矿和生物氧化尾矿的砷去除率比未腐蚀的分别增加了18.03%和15.21%。乙酸盐对长期有氧腐蚀NZVI稳定的浮选尾矿和生物氧化尾矿砷的解吸率比未腐蚀的分别减少了7.56%和20.01%。当乙酸(以三水合乙酸钠计)与纳米铁的质量比达到2.72∶1时,由于乙酸的羧基与砷酸根有相似的电荷类型,可以与砷竞争吸附铁氧化物表面的吸附位点,又可以与三价铁离子形成稳定的配合物,会使稳定的砷重新释放。但当铁砷质量比逐渐增大(大于5 000∶1),较多的吸附位点会有效抑制乙酸盐对砷的释放。     

污泥-秸秆基活性炭的制备及其对渗滤液COD的吸附

以市政污泥与玉米秸秆为原料,采用化学活化法热解制备污泥-秸秆基活性炭,研究其物化性质、热解动力学特性及对渗滤液中COD的吸附性能。考察吸附剂投加量、吸附时间和溶液p H对COD去除率的影响,并用吸附等温线对吸附数据进行了拟合。结果表明,秸秆比例越高,活性炭的吸附碘值和BET比表面积越大,最大可达663 mg/g和902 m2/g;活性炭表面呈不规则的多孔状;秸秆比例为45%的活性炭在最佳实验条件下对COD的吸附去除率为82%;活性炭对COD的吸附符合Langmuir和Freundlich等温模型。     

Fe/Mg负载改性竹炭去除水中的氨氮

用Mg Cl2溶液、Fe Cl3溶液浸渍对竹炭进行改性,以BET比表面积和SEM-EDS对其进行表征。通过静态吸附实验,研究改性竹炭对氨氮的吸附特性以及吸附时间、初始氨氮浓度、p H值和磷存在等因素对改性竹炭吸附氨氮能力的影响。实验表明,用氯化镁和氯化铁对竹炭进行改性,可使竹炭表面化学性质和物理结构特性同时发生变化;未改性竹炭与改性竹炭对氨氮的吸附量大小依次为:BCMBCFBCFMBC;竹炭在吸附时间为24 h时基本达到吸附平衡,吸附过程符合准二级动力学方程;改性竹炭对氨氮的吸附等温方程与Freundlich模型拟合较好;改性竹炭对氨氮吸附的最佳p H为5;磷存在可使改性竹炭对氨氮的吸附量显著增加。     

双氯芬酸的吸附去除过程与机制

研究了非甾体抗炎药双氯芬酸的吸附去除过程与机制。对吸附处理效果较好的活性炭与纳米羟基氧化铁（α-FeOOH）进行了比表面积、Zeta电位等表面特性的表征，研究比较了双氯芬酸在活性炭与α—FeOOH2种材料上的吸附去除效果与吸附机制。结果表明，在相同的实验条件下，活性炭与α-FeOOH对双氯芬酸吸附去除率可分别达到97．9％和84．3％；双氯芬酸在活性炭上的吸附主要是由于活性炭较大的比表面积与疏水分配作用，在α-FeOOH上的吸附主要是由于静电引力作用；活性炭与α-FeOOH对双氯芬酸的吸附去除效果均随pH的升高而降低；在pH=6时，活性炭与α-FeOOH对双氯芬酸钠的吸附等温线均符合Langmuir方程，单位饱和吸附量分别为109．98mg／g和58．96mg／g；活性炭对双氯芬酸具有更强的吸附能力。     

硝酸铁改性活性炭的制备及其对Cu(Ⅱ)的吸附性能研究

通过硝酸铁溶液浸渍—加热的方法对颗粒活性炭进行改性,采用BET比表面积测定、扫描电子显微镜(SEM)观察、Boehm官能团滴定等分析方法对改性前后的活性炭理化特性进行表征,考察吸附剂投加量、吸附时间、pH、吸附质初始浓度、温度等对Cu(Ⅱ)吸附性能的影响。结果显示,活性炭表面化学性质的改变对吸附性能的提高起主导作用;吸附过程与Langmuir吸附等温线方程及Lagergren准二级动力方程拟合较好,相关系数R2都在0.990 0以上。     

改性天然菱铁矿去除水中六价铬

六价铬Cr(Ⅵ)是地下水污染的重要组分之一。近几年吸附法除铬被广泛应用。为了强化Cr(Ⅵ)的去除效率,对成本低廉的天然菱铁矿进行了改性,并研究了最优改性条件及其对Cr(Ⅵ)的吸附特性。经过不同温度的灼烧改性发现,在500℃灼烧20 min时改性材料去除地下水中Cr(Ⅵ)的效率最高,在25℃时其吸附容量可达0.092 mg/g,吸附效率为92%。通过一系列的静态批实验,考察了最优改性菱铁矿对水中Cr(Ⅵ)的吸附效果。结果表明,二级吸附动力学模型可以更好地描述不同温度下的吸附过程。与Langmuir等温吸附模型相比,等温吸附数据更好地符合Freundlich等温吸附模型。溶液pH对改性天然菱铁矿的吸附效果影响较大,pH在2~8之间吸附容量基本稳定;当pH=8~11时,随着pH升高吸附量明显减小。SEM、比表面积、ZPC测定等结果表明,改性菱铁矿比表面积增大,pHzpc在7.8左右。因此,比表面积、表面电荷的分布等表面性质是改性天然菱铁矿除铬性能强的主要原因。     

镉溶液污染黏土微观结构演化规律

镉溶液在压实黏土中迁移会引起黏土微观结构的变化。通过一系列扫描电子显微镜与低温氮吸附实验,观察了镉溶液污染黏土的表面微观形貌与孔隙结构的演化规律。扫描电子显微镜观察结果显示,受镉溶液污染严重的土柱上表面孔隙明显,土颗粒之间主要以点-点排列方式为主;而受镉溶液污染较弱的下表面,土颗粒之间主要以片-片状排列为主。低温氮吸附实验结果表明,Z=0 cm、Z=10 cm、Z=20 cm、Z=30 cm处,污染黏土吸附量分别为682.65、631.72、583.25和523.36 cm3/g。随土柱中土层深度的增大,黏土颗粒间微孔增多,二次孔减少,孔隙体积与比表面积减小。镉溶液污染黏土孔隙主要集中在10 nm以下。     

镧改性介孔材料对砷、磷的吸附

为探究在复合污染条件下介孔吸附材料对砷、磷的去除效果,通过水热合成法制备镧金属改性介孔吸附材料(La-MCM-41),采用X-射线衍射(XRD)、比表面积测定(BET)、扫描电镜(SEM)等分析方法对改性前后的介孔吸附剂进行了表征;研究了介孔吸附剂在不同吸附体系中对砷、磷的降解效果、等温线及动力学。结果表明:La-MCM-41仍具有长程有序的六方相介孔结构,BET比表面积、总孔容均减小,平均孔径有所增加;介孔吸附剂在单独吸附体系下对砷、磷的吸附量大于同步吸附体系,且均符合二级反应动力学。通过分析可知,在2种体系下,改性后的介孔吸附剂极大地提高了对砷、磷的吸附量,是一种经济高效的吸附材料。     

氨改性中孔活性炭对Pb(Ⅱ)的吸附

为讨论表面改性对活性炭吸附特性的影响,用氨改性活性炭对Pb(Ⅱ)的吸附性能进行了研究。通过高温氨气吹扫对活性炭进行表面改性处理,观察了改性后活性炭物化性质的变化,研究了氨改性活性炭对Pb(Ⅱ)的吸附等温关系与动力学,并对吸附前后氨改性活性炭的形貌进行了分析。结果表明,氨改性后活性炭比表面积和总孔孔容均略有增大,活性炭中N元素含量明显增高,含氧官能团数量减少,零电荷点增大。氨改性后活性炭对Pb(Ⅱ)的吸附效果明显提高,吸附过程数据可用等温吸附方程描述,改性后活性炭对Pb(Ⅱ)的吸附符合拟二级动力学。Pb(Ⅱ)在氨改性活性炭表面上的附着明显可见。通过红外光谱分析,活性炭表面含氮官能团与Pb(Ⅱ)发生缔合作用。     

柚子皮制备生物炭吸附苯酚的特性和动力学

廉价的柚子皮作为原材料制备生物炭吸附剂对含苯酚废水进行吸附研究。扫描电镜结果表明,柚子皮制备的生物炭具有较好表面吸附空间结构,比表面积测定为261.69 m2/g。此外,能谱对柚子皮生物炭元素分析发现,生物炭主要含有C、O、P、K,这些是生物质特点。红外对柚子皮生物炭分析发现生物炭含有羟基、氨基、羰基、羧基、磷酸酯或者硫酸酯等活性基团,这些是吸附苯酚的特性官能团。在初始浓度为100 mg/L,投加量为3 g/L,中性pH,30℃条件下吸附30 min后柚子皮生物炭对苯酚的去除率达到76.4%。伪二级动力学方程能很好地拟合柚子皮生物炭对苯酚的吸附过程。同时,Langmiur和Freundlich等温方程在整个温度都能较好地拟合数据,在30℃时,Langmuir理论最大吸附容量可达到49.75 mg/g。通过实际废水应用实验,表明柚子皮生物炭是一种有潜力可用于高浓度含酚废水的处理的有效材料。