生物质炭吸附印染废水研究进展

印染废水污染已成为较严峻的环境污染问题之一,给生态环境和人类健康造成了极大的威胁.生物质炭材料具有成本低、原料来源广泛、比表面积大、孔隙结构发达和表面可引入功能性官能团等优点,对印染废水的吸附表现出独特的优势.综述了近年来有关生物质炭材料吸附印染废水的研究,系统介绍了生物质炭及其制备方法,生物质炭吸附印染废水的影响因素,吸附热力学参数、等温线和动力学模型,以及相关的吸附机制,并对生物质炭吸附印染废水未来的发展方向进行了展望,以期为印染废水处理提供一定的经验借鉴和理论依据.     

樟树叶生物炭对挥发性有机物的吸附研究

以樟树叶为原料制成的生物炭作为吸附剂,对挥发性有机污染物(Volatile organic compounds,VOCs)的吸附特性进行研究.结果表明:生物炭对不同物质的饱和吸附量与其分子粒径和沸点成负相关.甲苯、四氯甲烷、1,2-二氯乙烷和1,2,4-三甲基苯4种物质在生物炭中的饱和吸附量分别为228.4,275.2...     

生物质炭添加比例对煤粉燃烧性能的影响

农业废弃物含有较高的C元素和较低的S元素及灰分,将这类生物质炭化并细磨后,与煤粉混合喷吹进入高炉燃烧,可有效利用可再生能源,减少炼铁工业的CO_2排放,且有利于提高生铁质量,并显著提高煤粉的燃烧率。因此,对玉米秸秆和花生壳热解产物进行了表征分析,采用差热分析法研究这两种生物质炭与煤粉按不同配比混合对煤粉燃烧性能的影响。SEM及BET检测结果均表明,玉米秸秆炭和花生壳炭的组织疏松,比表面积大,硫与灰分含量低,可明显增大试样与氧的接触面积;热重试验结果表明,生物质炭与煤粉按3∶7的质量比混合的燃烧性能最好,着火点明显降低,燃烧过程稳定,燃烧率显著提高。     

花生壳-磷矿粉共热解生物质炭的制备及吸附实验

将花生壳生物炭与磷矿粉采用不同质量比进行共热解制备得到共热解生物炭,通过批量实验探究了溶液pH、生物炭投加量、初始重金属离子浓度、吸附时间对共热解生物炭吸附Pb²⁺的影响,利用Langmuir和Freundlich等温吸附模型以及准一级和准二级吸附动力学模型拟合分析。结果表明,共热解生物炭吸附Pb²⁺的适宜pH为5。生物炭投加量为2 g/L,吸附时间为120 min条件下,Pb²⁺达到吸附平衡后,质量比为1∶1时吸附量最大,吸附量为62.44 mg/g,且吸附过程符合Freundlich等温吸附模型和准二级吸附动力学模型。综上所述,所制备的花生壳-磷矿粉共热解生物炭对Pb²⁺的吸附能力明显优于花生壳生物炭,具有广阔的研究前景。     

生活废弃物生物质炭对Cd~(2+)污染废水处理的影响因素研究

以人居生活废弃物生物质炭为材料,探讨生物质炭对重金属镉离子吸附去除的影响因素。结果表明,生物质炭对Cd2+吸附量随其粒径减小而增大。pH对Cd2+吸附量的影响不显著,但生物质炭加入后提高了溶液pH,特别对初始pH低的溶液提高幅度更显著。研究显示,可通过调控生物黑炭的粒径及控制pH优化人居生活废弃物生物质炭来去除污染水体中的Cd2+。     

玉米秸秆生物炭对水中对苯醌的吸附性能研究

资源环境问题一直受到人们的广泛关注,农业废弃物玉米秸秆可以用来提取油气,副产物生物炭预期能够用于环境治理。在600℃条件下,通过简单的限氧热解法制备得到玉米秸秆生物炭,将其用于吸附去除在高级氧化过程中产生的中间氧化产物——对苯醌,研究了玉米秸秆生物炭的投加量和溶液初始pH值对吸附效果的影响,玉米秸秆生物炭吸附对苯醌的动力学、热力学作用机理,玉米秸秆生物炭的再生利用性能等。研究结果表明:①玉米秸秆生物炭能够高效吸附去除对苯醌,投加量为0.8 g/L时的去除率可达到97.2%。②在较宽的pH值变化范围内(3.0～11.0)均表现出了较高的去除能力,且生物炭和对苯醌之间产生的∏-∏电子供体-受体(∏-∏electron-donor-acceptor interaction)相互作用占主导。③Elovich和准二级动力学模型均能较好地拟合试验动力学数据,表明玉米秸秆生物炭与对苯醌之间可能存在扩散控制的化学吸附过程。④基于Langmuir模型的玉米秸秆生物炭对对苯醌的最大吸附量q_(max)为94.6 mg/g;与Langmuir模型相比,Freundlich模型能够更好地拟合试验热力学数据,且玉米秸秆生物炭对对苯醌的吸附在很大程度上是多分子层吸附过程。⑤多次循环再生后的玉米秸秆生物炭仍具有较好的吸附去除率。     

功能性生物炭的制备及其去除水中污染物的应用研究

目前,生物炭在土壤改良、吸附降解污染物、减少温室气体排放等方面广泛应用.对生物炭进行合理改性,可以改善其理化性质和提高环境功效,从而促进其工程应用.通过改性,生物炭的比表面积、表面含氧官能团等增加,从而促进其对污染物的吸附和降解.本文对不同改性方法导致的生物炭性质变化及其对水中污染物的去除研究展开综述,并总结了功能性生物炭的改性机理、再生问题等.此外,对功能性生物炭未来的研究重点和尚未解决的关键科学问题提出了展望,对功能性生物炭的深入研究将为其安全使用及工程应用提供理论支撑.     

壳聚糖复合磁性生物炭吸附去除水中Cu(Ⅱ)的性能和机理

以粉碎松树枝粉末为原料高温热解制备生物炭,然后采用水热方法与Fe3O4和壳聚糖复合,制备复合吸附剂,并将其用于水中Cu(Ⅱ)的吸附去除。研究发现复合吸附剂可有效去除Cu(Ⅱ),反应1.5h后可达到吸附平衡,其最大平衡吸附量为74.83mg·g-1。对其吸附机理研究表明,Cu(Ⅱ)在复合吸附剂表面的吸附过程包括表面扩散、颗粒内部扩散和吸附平衡扩散三个阶段,其吸附反应动力学可采用准二级反应动力学方程拟合,吸附等温线符合Langmuir模型。对其反应热力学研究表明Cu(Ⅱ)在复合生物炭表面的吸附主要为物理吸附。     

有机蒙脱土对活性染料的吸附性能研究

十六烷基三甲基溴化铵,二甲基二烯丙基氯化铵和十二烷基磺酸钠对天然钠基蒙脱土进行有机化插层改性,增加层间距,CTAB的扩层效果最佳,DMDAAC次之,SDS的扩层作用最小．80℃对CTAB-MMT对M-8B,XBR和K-R3种活性染料的吸附有利,吸附过程为吸热过程．PH对K型活性染料的吸附影响较小,60min可达最大值．pH＝8时对X型活性染料短时间吸附即可达到较大的吸附量,pH-4对M型活性染料的吸附60min可达最大吸附量．DMDAAC-MMT和SDS-MMT对染料的吸附条件为PH-4-5,50℃吸附50min,而低温短时有利于DMDAAC-MMT对K型活性染料的吸附,且这种吸附受pH的影响较小．     

柚皮生物炭对模拟印染废水的吸附性能研究

为探究柚皮生物炭对印染废水的吸附性能,利用水热法炭化制备了柚皮生物炭吸附剂.采用扫描电子显微镜(SEM)、 X射线衍射(XRD)和傅里叶红外光谱(FT - IR)对其进行了表征,并考察了吸附时间、吸附温度和溶液初始浓度等因素对其吸附模拟废水中中性红的影响.结果表明:当吸附剂用量为0.09 g、吸附时间为40 min、 吸附温度为30 ℃时,柚皮生物炭对模拟废水中中性红的吸附效果最佳,为54.32 mg/g(模拟废水初始质量浓度为100 mg/L); 其吸附过程符合Langmuir等温吸附模型,吸附动力学过程遵循准二级动力学模型.     

山东地区三类典型制药企业的VOCs源成分谱及排放特征研究

制药行业因在提取等过程中使用有机溶剂排放大量挥发性有机物（VOCs）而备受关注.本研究在山东省选择化学合成、生物发酵、中药共三家制药企业开展了107种VOCs组分的监测和分析,并建立制药企业的VOCs源成分谱.研究结果表明：化学合成类和生物发酵类制药企业排放总质量浓度均超过20 mg/m³,中药制药企业的样品的平均质量浓度相对较小,为902.66 μg/m³.本研究所分析的107种组分中,以含氧挥发性有机物（OVOCs）为主,三家企业均超过75%,其中,化学合成制药类卤代烃物种的占比较高.企业类型、生产环节、收集排放措施等是影响VOCs成分的重要因素.     

生物滴滤池处理甲苯废气研究

本文以甲苯废气作为实验气体,以阶梯环和鲍尔环作为生物滴滤池的填料,探讨了生物滴滤池对含低浓度挥发性有机物(VOC)废气的处理效果、过程及影响因素。实验研究表明:在实验温度为20℃～30℃,进气中甲苯浓度200～1000mg/m3,容积负荷6.2～30.9mg//L.h,停留时间为117s,投配液量40L/h,生物滴滤池对甲苯的去除效率在87～100%。甲苯负荷、停留时间和进气浓度是影响甲苯去除效率的重要因素。     

长沙市夏秋季VOCs特征及在臭氧生成中的作用研究

为了解我国中部地区VOCs污染特征及对臭氧(O₃)生成的影响,于2021年5—10月在湖南省长沙市主城区开展了VOCs在线监测,共计监测116种组分.测量结果显示：观测期间总VOCs平均体积分数为(23.09±9.97)×10^-9,VOCs月均浓度呈“U”型变化,7月最低,10月最高,而VOCs日变化呈典型双峰型,受人为源活动影响显著;长沙市VOCs化学组成以含氧挥发性有机物(OVOCs)为主,其次是烷烃和卤代烃,而对臭氧生成潜势(OFP)有较大贡献的主要是OVOCs和芳香烃,二者合计占比达到68.3%,其中丙醛、乙醛、间/对-二甲苯、乙烯和甲苯是关键活性物种.OBM(基于观测的模型)模拟结果显示：长沙市5月、8月和9月臭氧生成属于协同控制区,6—7月属于VOCs控制区,而10月处于NO_x控制区.人为源VOCs中削减高碳醛类、烯烃类、烷烃类对臭氧防控最为有效.     

山东地区典型金属罐喷涂企业VOCs排放特征研究

了解涂装行业挥发性有机物（VOCs）的排放特征是制定山东地区臭氧（O₃）和PM_2.5防控策略的重要环节.本研究在山东地区测定了两家典型食品金属包装企业喷涂过程中VOCs的排放组成,企业产品以饮料罐和罐头为主.结果表明：两家企业排放的总VOCs质量浓度水平相当,质量浓度变化范围在50~1 500 μg/m³;但两家企业喷涂过程中VOCs的排放组成具有一定的差异,以生产铝罐和马口铁罐为主的企业中的含氧挥发性有机物（OVOCs）含量最多,占比89.71%（质量分数,下同）;而生产铝罐的企业芳香烃（56.15%）是首要的排放种类,其次是OVOCs （32.32%）.通过分析两家企业内外喷涂工艺的VOCs源成分谱,发现同一企业不同工艺之间有一定差异,多种罐生产企业的内、外喷涂中乙醇占比最高,分别为94.28%、84.46%;单铝罐生产企业的内喷涂2-丁酮（24.33%）是重要组分,外喷涂中甲苯（36.40%）含量较高.     

VOCs在活性炭纤维上吸附性能的研究

采用吸附法去除室内挥发性有机污染物VOCs，以活性炭纤维（ACF）作为吸附剂，用苯、甲苯作为VOCs的代表物，对影响活性炭纤维吸附性能的入口气体浓度、气体混合、物化性质、填充密度等因素进行了探讨．实验结果表明，初始浓度大则穿透时间短；甲苯比苯更易被吸附；苯和甲苯混合吸附时，吸附能力强的甲苯有置换吸附能力弱的苯的现象发生；填充密度对穿透时间与饱和时间有影响，密度大利于吸附．     

泰州市大气挥发性有机物化学组分特征、活性及来源解析

挥发性有机物（VOCs）是臭氧和大气颗粒物的重要前体物,本研究利用在线气相色谱-质谱仪（Online-GC-MS）于2018年5—6月对江苏省泰州市大气中98种VOCs进行监测,依据监测结果对泰州市大气VOCs的组成特征、日变化趋势进行分析,对醛酮类VOCs数据进行参数化拟合探究其一次二次贡献,并采用正矩阵因子分解模型（PMF）对VOCs数据进行来源分析,用最大增量反应活性（MIR）计算臭氧生成潜势（OFP）.研究结果表明：泰州市大气VOCs中烷烃占比最高,其次为醛酮;烷烃、烯烃、卤代烃和芳香烃浓度日变化趋势明显,特征相近;参数化方法表明醛类物质主要来自于二次生成,而酮类物质主要来自一次排放;PMF模型结果表明泰州市VOCs的主要贡献源分别为机动车排放、油气溶剂挥发、生物质燃烧、其他工业和天然源;OFP的主要贡献物种为烯烃类,占比34.18%.研究结果表明,控制工业排放和溶剂使用是泰州市大气污染物控制的重点.     

德州市冬季大气挥发性有机物污染特征及其对臭氧和二次有机气溶胶生成的贡献

利用气相色谱-质谱仪/火焰离子检测器（Online-GC-MS/FID）对2017年冬季山东德州大气中99种挥发性有机物（VOCs）进行连续测量,研究了VOCs浓度和组分特征、日变化趋势、来源及其对臭氧（O₃）、二次有机气溶胶（SOA）生成的贡献.结果表明,德州大气VOCs平均体积分数为（47.74±33.11）×10^-9,烷烃占比最大,为40.66%.总VOCs及其组分表现出早晚体积分数高、中午体积分数低的日变化规律.德州大气中丙烷、丙烯、苯及甲苯和二氯甲烷分别受到液化石油气挥发、生物质燃烧、机动车排放和溶剂使用等人为源的影响.反向轨迹模型分析发现,北方内陆气团对德州VOCs体积分数具有一定贡献.烷烃、烯烃、芳香烃的臭氧生成潜势分别为（34.87±33.60）、（120.48±118.76）和（59.77±94.14）μg/m³,乙烯、丙烯、甲苯和间/对二甲苯的贡献较大.芳香烃氧化主导了SOA生成,其贡献率为93.7%,甲苯、间/对二甲苯、苯对SOA生成的贡献最大.为解决大气复合污染问题、实现臭氧和PM_2.5协同控制,德州应重点控制甲苯、间/对二甲苯等芳香烃的排放.     

VOCs在活性炭纤维上吸附性能的研究

采用吸附法去除室内挥发性有机污染物VOCs,以活性炭纤维(ACF)作为吸附剂,用苯、甲苯作为VOCs的代表物,对影响活性炭纤维吸附性能的入口气体浓度、气体混合、物化性质、填充密度等因素进行了探讨.实验结果表明,初始浓度大则穿透时间短;甲苯比苯更易被吸附;苯和甲苯混合吸附时,吸附能力强的甲苯有置换吸附能力弱的苯的现象发生;填充密度对穿透时间与饱和时间有影响,密度大利于吸附.     

炼油厂分季节VOCs组成及其臭氧生成潜势分析

为了解石化炼油厂地区的VOCs化学物种的浓度特征,在炼油厂厂界开展了为期5个月的VOCs样品采集分析工作,获得了不同季节炼油厂厂界VOCs化学组分的体积分数.研究发现:在检出的50余种VOCs中,C3~C8化合物占总体积分数的80%以上,其中烷烃贡献在50%以上.此外,研究利用最大增量反应活性法对石化炼油厂排放的VOCs臭氧生成敏感性特征进行了量化分析,计算获得各VOCs物种的臭氧生成潜势,结果表明:虽然炼油厂厂界的烷烃体积分数比烯烃高,但炼油厂厂界大气臭氧生成潜势最大是烯烃,其对炼油厂厂界臭氧的生成贡献在53%以上.     

杭州市主城区VOCs污染特征及影响因素

采用在线气相色谱仪,2013年在杭州市主城区对56种挥发性有机物（VOCs）开展1年的连续观测. 研究VOCs组成、季节变化特征和日变化规律,总VOCs年均体积分数为42.1×10^?9,其中烷烃占54.0%,烯烃占23.4%,芳香烃占14.4%,炔烃占8.2%. 日变化规律表现为夜晚体积分数高于白天,在14:00达到全天最低值. 分析VOCs特征物种发现,机动车尾气可能是主城区VOCs的主要来源. 丙烯等效体积分数和臭氧生成潜势（OFP）均表明,VOCs反应活性较大的是烯烃,对OH活性和OFP的贡献率均超过60%,其次芳香烃和烷烃. 分析气象要素与VOCs体积分数关系发现,在11~40 °C下VOCs体积分数随着温度的升高而降低,与湿度有明显的正相关. 光照对VOCs体积分数的影响较大,降水对VOCs的冲刷不明显. 杭州全年以东风、北风为主导风向,但不同风向下的VOCs体积分数分布规律不明显. 不论是主导还是非主导风向,VOCs体积分数始终随着风速的增大而减小,对于不同季节,风速影响幅度依次是秋季>冬季>春季>夏季.