磁性污泥基生物炭对Pb2+的吸附性能

为克服湿法制备磁性生物炭颗粒时团聚严重、固液分离困难、热解前需消耗大量能源脱水干化的问题,本研究以市政污泥为原料,通过无溶剂法热解制备了磁性污泥基生物炭(MSBC-2),并利用SEM、FTIR、XPS、VMS和Raman等方法对产物的表面结构与特征进行了表征。基于序批实验,分析了pH、温度、背景离子强度、生物炭投加量对该吸附材料的Pb²⁺吸附性能的影响,并进行了吸附动力学、吸附等温线及吸附热力学研究。结果表明：MSBC-2的Pb²⁺去除率随pH及温度的升高而升高,pH>4后去除率基本不变,离子强度对Pb²⁺去除率基本无影响。MSBC-2对Pb²⁺的吸附行为符合准二级动力学模型及Langmuir模型,表明吸附过程的限速步骤为化学反应,吸附为单分子层吸附;MSBC-2的反应速率常数k₂是未改性生物炭的4.1倍,25 ℃时最大理论吸附容量为113.36 mg·g⁻¹,高于大多数湿法制备的磁性生物炭;该吸附过程非自发、吸热且熵增过程;MSBC-2对Pb²⁺的吸附机理主要包括表面络合、离子交换和物理吸附。     

生物炭固定化解磷菌对Pb2+的吸附特性

以小麦秸秆和活性污泥为原料,在3种温度下热解制备生物炭,使用傅立叶红外光谱(FTIR)和扫描电镜(SEM)对其结构和性能进行表征,探究了以不同生物炭为载体,以解磷菌为固定化菌株制备的固定化微生物对Pb~(2+)的吸附能力,同时研究了吸附时间和热解温度对固定化微生物吸附Pb~(2+)的影响。结果表明:小麦秸秆生物炭较活性污泥生物炭的表面官能团更为丰富,且小麦秸秆生物炭的芳香化程度随热解温度升高而增加;随着热解温度的升高,小麦秸秆生物炭的微孔逐渐发展,孔壁变薄,孔隙结构更为发达;以700℃热解的小麦秸秆生物炭为载体制备的固定化微生物(IBWS700)对Pb~(2+)的吸附量最高,对Pb~(2+)的吸附量可达89.39mg/g;IBWS700对Pb~(2+)的吸附动力学符合准二级动力学方程;IBWS700对Pb~(2+)的吸附可以用Langmuir模型较好地拟合。     

硝酸改性稻秆处理含Pb2+模拟废水

在150 mL溶液中,稻秆用量为5 g,硝酸浓度为10%,稻秆颗粒度为20目,改性温度为80 ℃,改性时间为3 h,制备得到硝酸改性稻秆吸附剂。详细探讨了用该吸附剂处理含Pb2+废水的影响因素:吸附剂用量、Pb2+初始浓度、溶液pH值、吸附时间和吸附温度等对Pb2+吸附率的影响,并进一步通过正交实验及对比实验得出处理200 mL,初始浓度为300 mg·L-1的含Pb2+废水的最佳吸附工艺为:吸附剂用量为4 g,pH值为6,吸附时间为3 h,吸附温度为20 ℃,在此工艺条件下,对Pb2+的吸附率达到94.31%,吸附量为14.15 mg·g-1。     

改性生物炭对高浓度锑废水中Sb(Ⅴ)的去除效果

锑(Sb)污染是我国的典型环境问题之一,高浓度的Sb废水是Sb矿区一个重要的Sb污染来源,治理Sb矿废水的重点是高效去除水中的Sb(Ⅴ)。因此本研究采用经典吸附实验方法,用改性生物炭去除水溶液中的Sb(Ⅴ),旨在评价该改性生物炭在含Sb废水中的应用效果和潜力;结果显示,生物炭经过改性处理后吸附Sb(Ⅴ)能力显著增大,热解温度为600 ℃得到的改性生物炭(MC600),在投加比为2.5 g·L⁻¹、pH=7.5条件下,对Sb(Ⅴ)的吸附能力最强,Langmuir模型拟合的最大饱和吸附量为8 089 mg·kg⁻¹。吸附动力学实验发现Elovich方程对MC600吸附Sb(Ⅴ)的拟合效果最好(R²=0.993),吸附过程主要为非均匀表面吸附;吸附等温实验中MC600对Sb(Ⅴ)的吸附行为适用于Langmuir和Langmuir-Freundlich模型拟合(R²=0.981、0.980),表明MC600对Sb(Ⅴ)的吸附主要以单分子层吸附为主,并伴有部分多分子层吸附。通过对MC600吸附高浓度Sb(Ⅴ)后的样品进行解吸,2种样品3次总解吸率均低于30%,表明MC600吸附Sb(Ⅴ)的效果稳定。以上结果表明,改性的MC600对高浓度Sb废水中Sb(Ⅴ) 的去除具有潜在的应用前景。     

Fe2+改性菖蒲生物炭制备及对水中磷的吸附特性

为实现湿地植物(菖蒲)的资源化利用,以NaOH进行预处理,以FeSO4为改性剂,通过热解制备了改性菖蒲生物炭(MBC),探究热解温度、改性剂浓度、添加量、溶液初始pH和共存离子对生物炭吸附磷的影响,并通过SEM-EDS、FT-IR、XRD和元素组成等手段对生物炭进行表征.结果 表明,相较于未改性的菖蒲生物炭(BC),M...     

牛粪生物炭对Cd2+的吸附影响因素及特性

为了考察以牛粪为原料制备的生物炭对水溶液中Cd2+的吸附效果,进行了吸附影响因素、吸附等温线和动力学研究。结果表明,当热解温度为700℃、投加量为20 g/L、溶液初始pH为5、水溶液Cd2+初始浓度为10 mg/L、吸附平衡时间为60 min和溶液温度为25℃时,对Cd2+的吸附效果最佳,Cd2+去除率可达99%以上。提高溶液温度有利于吸附。降低生物炭热解温度和投加量对吸附效果影响不大。Langmuir方程能更好地拟合生物炭对Cd2+的吸附等温过程,吸附过程符合准二级动力学方程。牛粪生物炭是性能优良、价格经济的水溶液中Cd2+的吸附剂。     

Na2S·HNO3改性活性炭对水中低浓度Pb2+吸附性能的研究

采用回流蒸煮、微波焙烧的方法改性活性炭,通过Boehm滴定法、TG和FT-IR分析了改性前后活性炭表面官能团的变化情况.Boehm滴定表明:改性活性炭的总酸度、羧基、内酯基皆有增加;TG曲线中的多个失重峰说明了改性活性炭表面含氧基团的增加;FT-IR谱图上500～720 cm-1范围内新峰的出现说明了改性活性炭表面增加...     

不同热解温度污泥生物炭对Pb2+、Cd2+的吸附特性

采用剩余污泥为原料,分别于300、400、500℃缺氧条件下制备污泥生物炭,利用X射线能谱仪（EDS）、环境扫描电镜（SEM）、红外光谱（FTIR）对其进行表征,并探究不同吸附时间,不同pH和不同Pb2+、Cd2+浓度下污泥生物炭对Pb2+、Cd2+的吸附特性,以期拓展污泥资源化利用途径。结果表明,准二级动力学方程能更好地描述污泥生物炭对Pb2+、Cd2+的吸附过程,约30 h达到平衡,其吸附主要受化学吸附控制。随溶液初始pH的升高,重金属的吸附量呈先增高后降低趋势,在pH 4.5时对Pb2+的吸附量最大,而Cd2+在pH 6.5时最大。在25℃时,低温热解制备的污泥生物炭对Pb2+、Cd2+的吸附量为RC500 > RC400 > RC300,RC500的饱和吸附量分别为Pb2+（14.39 mg·g-1）>Cd2+（1.45 mg·g-1）,污泥生物炭对重金属离子的吸附量与其水合离子半径呈负相关。     

磁性高岭土的制备及对铅离子的吸附

采用共沉淀法制备磁性高岭土,以扫描电子显微镜（SEM）、能量色散X 射线光谱（ EDX）、红外光谱（FTIR）和X射线衍射（XRD）对其进行表征。分析了吸附剂用量、pH、时间对磁性高岭土吸附Pb2+的影响,并与Fe3O4和高岭土的吸附性能进行比较。SEM表明制备的磁性高岭土为大小不均匀的细小颗粒,XRD结果表明磁化后,高岭土的晶体结构改变不大,EDX表明磁化后,Si、Al元素的含量基本不变,O元素含量有所增加,且出现了Fe元素的波峰,FTIR表明磁化后出现了Fe-O的特征吸收峰;吸附实验结果表明在20 min内达到吸附平衡,在Pb2+浓度为5.0 mg·L-1时,去除率达到99.38%。磁性高岭土对Pb2+的吸附性能高于Fe3O4和高岭土的吸附性能,Langmuir模型能更好的描述Pb2+在磁性高岭土上的吸附平衡,对Pb2+为优惠吸附。Pb2+的吸附行为更符合拟二级动力学方程,说明Pb2+在磁性高岭土上的吸附过程主要由化学吸附控制。     

酒糟生物炭负载铝对饮用水中氟的去除

以酒糟生物碳为原料,采用负载Al（OH）3改性制得生物吸附剂（CDGB）。通过静态吸附实验研究吸附剂用量、初始浓度、吸附时间、pH值和共存离子对CDGB吸附氟能力的影响。结果表明：CDGB具有非常宽的最适pH值范围,在pH值为5.0~9.0范围内CDGB均能有效地去除饮用水中的氟离子;并且在氟初始浓度为10 mg·L-1,吸附时间40 min,CDGB的添加量为2 g·L-1时氟的去除率可达90%以上,且吸附后水中氟离子含量低于1 mg·L-1,符合国家饮用水标准;溶液中常见的共存离子（硝酸根、氯离子和硫酸根）对吸附剂吸附没有显著影响;CDGB对氟离子吸附过程符合Langmuir吸附等温线模型和伪二级吸附动力学模型,理论饱和吸附容量为18.05 mg·g-1。     

绿色合成磁性生物炭及其对亚甲基蓝的吸附

以废电池和果树残枝为原料,采用绿色生物浸提+水热合成制备一种新型磁性锰锌铁氧体-生物炭(M BC).利用扫描电子显微镜、X射线衍射、X射线光电子能谱分析等表征分析了M BC的特性.结果表明,引入的磁性颗粒有效镶嵌或包覆在生物炭上使MBC比表面积大幅增加,提升了其对亚甲基蓝(MB)的吸附能力,MBC对MB的吸附行为符合准...     

Fe3O4／Ag磁性纳米颗粒去除水中的铅离子

采用水相共沉淀法制备小尺寸磁性Fe3O4纳米颗粒,以没食子酸作为还原剂和表面修饰剂,还原Ag[（NH3）2]’制备出Fe3O4／Ag磁性纳米颗粒。研究该磁性纳米颗粒对水溶液中铅离子的吸附行为,研究结果表明,pH为7．0,吸附温度30℃时可得到最好的处理效果,铅的去除率可达99．7％以上,Fe3O4／Ag颗粒吸附行为符合二级动力学模型（R2〉0．99）。该磁性纳米颗粒经过多次再生处理后,仍具有很好的吸附效果,表明Fe3O4／Ag在水处理方面拥有良好的应用前景。     

磁性壳聚糖改性硅藻土吸附去除水中的铅离子

采用壳聚糖与Fe3O4对硅藻土进行混合改性,制备出一种吸附效果好、且能从液相中磁分离的新型复合吸附剂。通过SEM、XRD、VSM和FTIR等手段对其进行表征,并探究溶液pH、吸附剂投加量以及吸附温度等条件对水溶液中Pb2+吸附效果的影响。结果表明：壳聚糖和Fe3O4都能够负载到硅藻土上面。当溶液pH为5、吸附剂投加量为10 g·L-1、初始浓度为10 mg·L-1时,Pb2+去除率可以达到96.4%。吸附过程较好地符合假二级动力学模型和Langmuir吸附等温模型,热力学数据说明该吸附是吸热、自发的过程。     

4A沸石对复合污染水体中Pb2+、Cu2+和Cd2+的去除

采用静态吸附法以4A沸石为吸附剂研究其对复合污染水体中Pb2+、Cu2+和Cd2+的竞争吸附特性,并探讨了影响吸附的环境因素。实验表明,在室温条件下,溶液pH5～6,4A沸石15 mg对10 mL复合污染溶液(Pb2+、Cu2+和Cd2+浓度分别为100 mg/L)吸附20 min时,对溶液中3种重金属的吸附去除率均可达99.8%以上。反应过程中4A沸石对3种重金属的吸附速率大小为Pb2+>Cu2+>Cd2+。复合污染水体中4A沸石对Pb2+、Cu2+和Cd2+的吸附符合Langmuir和Fre-undlich等温吸附方程,相关系数分别为0.9981、0.9901、0.9916和0.9638、0.9194、0.9689。经计算,4A沸石对Pb2+、Cu2+和Cd2+的饱和吸附量分别为129.9 mg/g、107.5 mg/g和99.0 mg/g。4A沸石吸附重金属离子达到吸附平衡的时间较短,对溶液pH值的适应性较好。吸附后的4A沸石可以再生利用,对铅离子洗脱重复利用性较铜离子和镉离子强。     

白云石矿物对水溶液中Cu2+、Pb2+吸附的动力学和热力学

采用静态实验方法研究了白云石对水溶液中Cu2+、Pb2+的吸附特性,通过批实验考察了反应时间、溶液初始浓度、pH值、离子强度、温度以及固液比等因素对吸附的影响,探讨了白云石对Cu2+、Pb2+的吸附动力学、热力学规律及其反应机制。实验结果显示:白云石对Cu2+、Pb2+的吸附在24 h达到平衡,对Pb2+的吸附量大于Cu2+,伪二级和双常数动力学方程分别能较好地拟合白云石对Cu2+、Pb2+的吸附;在一定条件下,白云石对Cu2+、Pb2+的去除率与溶液初始浓度呈反比,与固液比呈正比;吸附等温方程符合Langmuir模型,为单分子层吸附;溶液pH值对吸附行为影响显著,在溶液pH=6~7时,吸附效果最好,离子强度对吸附影响甚微;白云石对Cu2+、Pb2+的吸附属于吸热反应,反应自发进行,高温促进白云石的吸附行为。     

液/固体系中硅藻土对Pb2+和Cd2+的吸附机制

为了提高硅藻土在重金属废水处理上的应用水平,采用静态吸附实验考察了液/固体系中硅藻土对Pb2＋、Cd2＋的吸附影响因素、吸附等温线和吸附动力学属性。结果表明,随着投加量的减少,离子初始浓度的提高,pH值的增大,吸附作用时间的延长,硅藻土对Pb2＋、Cd2＋吸附量不断上升;硅藻土对Pb2＋、Cd2＋的等温吸附都符合Langmuir模型,硅藻土对Pb2＋、Cd2＋最大吸附量分别为10.428 mg/g和7.916 mg/g,硅藻土对Pb2＋具有更好的吸附能力;Pb2＋具有较低的水合自由能,更容易脱去水膜与硅藻土孔道内的活性基团发生吸附作用;双常数扩散方程可以很好地描述硅藻土对Pb2＋、Cd2＋的吸附动力学属性,硅藻土对Cd2＋有较快的吸附速率。     

重金属螯合絮凝剂对废水中铅、镉的去除性能

以三乙烯四胺(TETA)、环氧氯丙烷、氢氧化钠和二硫化碳为原料合成了一种重金属螯合絮凝剂(HMCF),考察了其对游离和络合Pb2+、Cd2+废水的处理效果,以及所得重金属螯合沉淀物的稳定性;采用红外光谱和紫外光谱对其和所得重金属螯合沉淀物的结构进行了表征;通过扫描电镜和电子能谱考察了絮体的形貌和组成.结果表明,对游离P...     

改性玉米秸秆炭和花生壳炭对溶液中Cd2+的吸附

对玉米秸秆和花生壳炭化制备的生物炭,运用高锰酸钾进行改性,研究其对Cd2+的吸附效果。通过批次吸附实验,考察了两种改性生物炭对Cd2+吸附的初始浓度、pH值、接触时间等因素的影响。结果表明,在pH为6.0,Cd2+浓度为100 mg·L-1,温度为20℃,吸附时间为12 h,吸附剂投加量为1.0 g·L-1条件下,改性玉米秸秆炭和花生壳炭对Cd2+的去除率分别为67.03%和46.10%,与未改性的生物炭相比,吸附率分别提高了3.8倍和6.2倍。改性玉米秸秆炭和花生壳炭对溶液中Cd2+的吸附均符合Langmuir和Freundlich等温吸附模型,最大吸附量分别为68.97和55.55 mg·g-1。两种改性生物炭的吸附行为均符合准二级吸附动力学模型,说明其吸附以化学吸附为主。改性玉米秸秆炭和花生壳炭吸附Cd2+后,可用NaOH溶液进行解吸,解吸4次后,对Cd2+仍有较好的吸附效果,吸附量分别为31.40和24.10 mg·g-1。这说明,高锰酸钾改性玉米秸秆炭和花生壳炭是一种吸附性能高且能够重复利用的去除溶液中Cd2+的吸附材料。     

垫料生物炭对Cd2+的吸附性能

以发酵床废弃垫料和秸秆为原料,采用限氧热解法制备不同温度（300、400和500℃）下的垫料生物炭（D300、D400和D500）和秸秆生物炭（S300、S400和S500）,通过X-ray能谱仪、扫描电镜、傅里叶变换红外光谱仪等手段表征其物理化学性质,研究不同吸附时间、Cd2+浓度和初始pH下垫料生物炭对Cd2+的吸附性能,并与秸秆生物炭进行比较。结果表明,D300和D400的吸附过程较符合准二级动力学模型,D500的吸附过程更符合颗粒内扩散模型,吸附时间以30 h为宜;垫料生物炭对Cd2+的等温吸附实验更符合Freundlich模型,400℃制备的垫料生物炭对Cd2+的吸附效果最好;D300和D400对Cd2+的吸附能力受pH的影响较大,D500对Cd2+的吸附能力受pH的影响较小,pH在4.5~7.5之间吸附效果较好。秸秆生物炭吸附Cd2+到表观平衡所用的时间在20 h左右,而最大吸附量比垫料生物炭多2.727 mg·g-1。