热解自活化法制备竹箨活性炭及其砷吸附性能

【目的】利用竹材加工剩余物竹箨探索一种高效除砷活性炭材料。【方法】以竹箨为原材料,以微波加热为热源,利用高温热解自活化技术在不同的活化温度和时间下制备竹箨活性炭,通过表征竹箨活性炭的微观形貌、比表面积、孔隙结构、石墨化程度、表面元素和官能团,揭示活化时间和温度等对其微观结构的影响,探讨竹箨活性炭的砷吸附性能,比较不同制备方法下活性炭的比表面积和砷吸附容量的差异。【结果】活化温度1050℃、活化时间30 min时,竹箨活性炭孔隙结构排列整齐致密,比表面积达到1251.7 m^(2)/g,孔容为0.697 cm^(3)/g,微孔比表面积比率和微孔孔容比率分别为60.9%和64.0%,平均孔径为0.448 nm,主要由微孔和少量介孔组成,孔径远大于砷酸根离子(AsO_(4)^(3-))和亚砷酸分子(H_(3)AsO_(3))的空间构型尺寸,有利于对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附。反映石墨化程度的R值为1.340,表面具有丰富的含氧官能团,对As(Ⅲ)的最大吸附量为3.87 mg/g,对As(Ⅴ)的最大吸附量为3.17 mg/g。对比文献中不同活性炭的比表面积和砷吸附容量,竹箨活性炭表现出一定优势。【结论】适当提高活化温度、延长活化时间有利于表面微孔的形成,从而提高砷吸附容量;但过高的活化温度和过长的活化时间会导致孔隙结构坍塌,减小比表面积和微孔比率,降低砷吸附容量。本研究为高效治理水体砷污染活性炭材料的制备提供了一种简单环保的方法,具有良好的除砷性能。

粉煤灰/膨润土复合除砷吸附剂的制备及应用

利用粉煤灰、膨润土和硅酸钠制备复合除砷吸附剂,研究原料配比、固化温度、固化时间、吸附时间、p H值等对其除砷性能的影响。试验结果表明:制备的除砷吸附剂可将废水中砷浓度从0.51mg/L降低到0.025mg/L,砷去除率为95.28%,出水达到GB3838-2002《地表水环境质量标准》中Ⅰ类水质的砷浓度限值要求。动态吸附试验的出水砷浓度最低降到0.059mg/L,砷去除率最高达88.43%。吸附剂对砷的吸附等温线能够用Langmuir吸附模型很好的描述,为单分子层吸附。

制备条件对针铁矿-生物炭复合物汞砷吸附性能的影响

在不同原料配比、酸碱度、陈化时间和陈化温度下,通过Fe(NO_(3))_(3)·9H_(2)O沉淀合成了不同的针铁矿-生物炭复合物(GBC),对未修正生物炭及其复合产物进行了扫描电镜、红外光谱和X-射线衍射表征,最后选用吸附效果较好的针铁矿-生物炭复合物进行汞砷吸附试验。结果表明,原生物炭样品为黑色颗粒物,经针铁矿复合后变为褐黑色状态并且表面覆盖一层柱状或针状物。FT-IR光谱在3125、1465、803、782、640 cm^(-1)处出现几个与针铁矿有关的吸收峰。XRD图谱中出现与针铁矿特征峰相符的`几个衍射峰,其中不同原料配比、不同酸碱度制备的复合物XRD图谱相差较大,而不同陈化温度和陈化时间下制备的复合物XRD图谱无明显差异。按照金属吸附实验结果,汞和砷吸附效率最高的针铁矿-生物炭复合物的制备条件可确定为:m(生物炭)∶m(Fe(NO_(3))_(3)·9H_(2)O)=1∶6、pH>7、陈化温度40℃、陈化时间40 h。

高比表面积活性碳对磷酸中砷吸附性能研究

采用KOH活化法以石油焦为原料制备高比表面积活性炭。高比表面积活性炭吸附浓度、pH值、吸附时间、活性炭用量实验对吸附量的影响,实验结果表明,活性炭比表面积浓度为40mg/L,pH值9、活性炭用量的条件下1.0g/25ml具有吸附容量大,去除率。

美国研制出低成本砷吸附剂用以净化饮水

摄取大量的砷可导致各种癌症和其他疾病的发生。如果把饮水中的砷含量限制在很低数量则需耗资数十亿美元。而美国桑迪亚国家实验所研制的新型砷吸附剂有助于降低成本。

室温制备铁基有机金属框架吸附三价砷的研究

地下水中的砷污染日益严重,摄入高砷地下水会严重危害人体健康。因此,高效去除水中的砷具有重要意义。在室温下合成了铁基金属有机框架MIL-88A用于吸附水中的As(Ⅲ)。通过XRD、SEM、XPS和FT-IR等手段对MIL-88A进行了表征,研究了MIL-88A吸附As(Ⅲ)过程的动力学、热力学参数。结果表明:MIL-88A能够实现对水中As(Ⅲ)的高效吸附,最大吸附量为286.37mg/g,高于现有同类型吸附剂;MIL-88A吸附As(Ⅲ)过程的动力学和等温线数据分别符合准二级动力学模型和Freundlich模型,说明MIL-88A对As(Ⅲ)的吸附是化学吸附与多层吸附相结合的过程。结合表征分析可以得出,MIL-88A表面的羧基可以吸附As(Ⅲ)并将其氧化成As(Ⅴ),As(Ⅴ)通过氢键继续吸附As(Ⅲ)形成多层吸附。该研究为高效脱除水中As(Ⅲ)提供了理论参考。

嗜酸铁还原菌JF-5改性镧膨润土吸附砷及其矿物颗粒迁移研究

利用嗜酸铁还原菌(Acidiphilium cryputum JF-5),通过生物还原技术释放膨润土中的Fe^(2+)以强化镧改性,从而得到一种新型生物镧改性膨润土。通过等温吸附实验考察生物镧改性膨润土对As(Ⅴ)的吸附效果,并与国际上商用的锁磷剂(Phoslock)进行对比,通过柱实验探讨生物镧改性膨润土在石英砂柱中的迁移行为。结果表明:(1)JF-5能够强化膨润土还原释放Fe^(2+),从而加强La^(3+)负载,低固液比(1.6 g/L)下制备生物镧改性膨润土具有最高的La^(3+)负载量(370 mg/g)。(2)生物镧改性膨润土对As(Ⅴ)的吸附行为符合Freundlich模型,最大吸附量为7.58 mg/g,与Phoslock的最大吸附量(3.08 mg/g)相比大幅提高;对As(Ⅴ)的吸附动力学过程与Phoslock相似,均能在4 h内快速去除As(Ⅴ)。(3)生物镧改性膨润土在石英砂柱中的迁移行为可以用对流扩散模型描述,在0.38、0.77、1.54 mL/min的流速下,生物镧改性膨润土在石英砂柱中的滞留量分别为3.68、3.77、2.29 mg,可见中等流速条件下溶液在石英柱中能够更充分接触介质从而提高滞留量。

有机物改性麦糟动态吸附水中五价砷的试验研究

随着各国工业化进程的不断加快,全球范围内砷污染成为一个突出的环境问题。本文采用有机物改性麦糟动态吸附处理水中五价砷。通过改变进水流速和砷离子初始浓度来评价动态吸附的性能。随着流速和初始浓度的增加,动态吸附柱穿透时间提前。分别采用Thomas、Adams-Bohart和Yoon-Nelson模型来分析动态吸附过程。从结果可以看出,实验数据和理论数据的趋势具有强而显著的相关性。

研究揭示铁矿和有机物调节砷化学转化机制

农业农村部环境保护科研监测所环境危害因子风险评估团队揭示了矿物-有机物络合调控砷吸附和氧化的机制,为砷污染修复材料的科学设计提供了新思路。相关研究成果发表于《危险物质杂志(Journal of Hazardous Materials)》。

都龙矿区三岔河污染底质砷、铬吸附特性的研究

通过对矿区选矿废水污染河流的底质进行采样分析,探讨了底质颗粒物粒径与砷、铬含量的关系及其砷、铬的吸附特性与吸附贡献率的关系。结果表明,底质中砷污染十分严重,而铬污染程度较轻。在垂直方向上底质中砷的分布无明显差别,但铬的分布差异性显著。砷、铬含量随着污染底质颗粒的变小而增加,呈负相关关系,且砷达到显著性水平。底质中砷、铬吸附贡献率具有相似的特性,2条贡献率曲线呈"双峰型",最大吸附贡献率出现在粒径为250～500μm和710μm～2 mm处,粒径500～710μm处有一低谷,质量分数对铬吸附贡献率的影响达到极显著水平,相关系数0.999。为了使河流免遭二次污染,组织人力物力清理河流底质是十分必要的。

改性褐铁矿对砷吸附的强化机制和效果研究

为了提高褐铁矿对砷的吸附能力,分别采用球磨和煅烧的方式对褐铁矿进行改性处理.使用氮气吸脱附法、X射线衍射光谱(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)等方法对改性材料进行表征,探究其去除水体中As(V)的吸附机理及对土壤砷的稳定化效果.结果表明,两种改性方法制备的材料对As(V)的吸附过程均符合准二级吸附动力学模型,吸附速率由颗粒内扩散控制,等温吸附线符合Langmuir吸附模型.球磨24 h的褐铁矿对As(V)的吸附量可达到5.76 mg·g^(-1);而400℃煅烧后的褐铁矿对As(V)的吸附量最大,为7.26 mg·g^(-1).球磨改性后材料表面羟基和羧基含量明显升高,其对砷的吸附机理主要包括含氧官能团的络合和氢键结合等;煅烧改性处理下,As(V)的吸附量与材料比表面积和总孔容的变化一致,且表面羧基显著提升,说明主要的吸附机制为孔隙填充和化学吸附.土壤稳定化实验表明,投加10%的球磨24 h和400℃煅烧后的褐铁矿对土壤砷稳定化效率分别为66.08%和68.07%.土壤中可交换态和碳酸盐结合态砷含量降低,残渣态砷含量显著增加.本研究为以天然矿物为原料的高效水净化与土壤修复材料的研制提供了科学依据,并丰富了相关修复原理.

铁改性赤泥吸附剂的制备及其除砷性能研究

以氧化铝生产废渣——赤泥为原料,采用铁盐改性处理制备了新型羟基铁包覆型赤泥除砷吸附剂.研究考察了吸附剂吸附砷效能、投加量、吸附时间和pH值对吸附除砷效果的影响;采用扫描电镜(SEM)、红外光谱(IR)、比表面积(BET)等仪器对吸附剂进行了表征,并探讨了吸附机制.结果表明,铁盐改性赤泥吸附剂对As(V)具有显著吸附效能,在pH为7,初始砷浓度为1mg.L-1,铁盐改性赤泥吸附剂饱和吸附容量为50.6mg.g-1时,除砷率高达99.9%,吸附后出水砷含量可达到0.01mg.L-1以下,吸附规律符合Langmuir等温方程式;溶液pH值显著影响砷去除效果,吸附机制主要为羟基铁的表面吸附机制;吸附后的吸附剂可通过NaOH溶液再生,脱附率达到92.1%.

利用RSM对大宗固体废弃物烧制陶粒优化及其对水中砷的吸附

大宗固体废弃物的资源化利用是促使环境经济可持续发展的重大机遇,但大宗固体废弃物产量巨大,利用难度和成本高.利用赤泥和粉煤灰,结合河道底泥及木屑烧制陶粒,并利用陶粒的吸附性能去除水中的砷,以实现以废治废的目标.采用响应曲面法(RSM)对烧结条件进行了优化,并对优化后陶粒进行了不同条件下吸附能力的检测和动力学研究.结果表明,经RSM优化的最优材料配比为:河道底泥50%,赤泥30%,粉煤灰10%,木屑10%.最优烧结条件为:烧结温度983℃,烧结时长120 min.此条件下烧制的陶粒对水中砷的去除率可达到92.27%,是1种可利用的低成本脱砷吸附剂.研究结果对大宗固体废弃物的处置拓宽了新的思路.

建筑垃圾转化砷吸附材料的方法及其吸附性能

水环境中的砷污染问题近年来越来越突出,吸附是主要的净化途径之一。以建筑垃圾为主要原材料,合成了一种新型的廉价除砷颗粒吸附剂。首先通过烧结制备多孔陶粒,再利用水热过程将陶粒基体转变为沸石基体,最后利用铁离子对沸石基体进行表面改性,制备出具有复合多级孔结构的铁负载沸石陶粒(简称IMZC)产品。XRD图谱显示负载的铁主要以无定形体存在,显著增加了沸石基体的比表面积。吸附实验表明,老化时间和pH值对铁改性沸石颗粒的吸附能力有显著影响,该吸附过程可以用Langmuir模型表征,最大吸附量达到18.727 mg·g^(-1)。

低成本吸附材料吸附水中砷的研究进展

介绍了砷污染的来源以及危害,传统处理方法的优劣及其应用限制和最新低成本脱砷吸附剂的研究进展。在水污染领域,低浓度污染水体一直都是较为棘手的问题,因为体量巨大无法统一处理。吸附技术,尤其是低成本吸附剂对于此类体量巨大的低浓度砷污染水体的脱砷具有极其重要的作用。从吸附剂原材料、吸附容量以及吸附等温线拟合效果方面,综述了低成本吸附剂吸附脱砷的最新研究进展,并指出了其在实际应用上的不足,探讨了低成本脱砷吸附剂的未来研究方向。

载铝多孔沸石的制备及其对水中砷的吸附研究

以多孔沸石为载体和拟薄水铝石溶胶为原料制备了载铝多孔沸石吸附剂,根据不同工艺条件下制备样品的除砷效果,优化了制备工艺参数;并通过XRD和SEM对吸附剂进行了表征分析;研究了pH值、时间和阴离子对除砷效果的影响,以及吸附剂对砷的等温吸附方程和吸附动力学方程。结果表明：吸附剂350℃烧结,5 h保温,载铝层负载2次为最优工艺参数,该条件下样品砷去除率可达98%。综合XRD、SEM表征分析,在此烧结条件下载铝层主要成分为一水软铝石。对砷吸附的等温吸附数据进行拟合,发现符合Langmiur方程,随时间的变化规律符合Elovich方程。该吸附剂在pH值为5.5-6.5范围内时吸附性能较佳,而SO42-,PO43-对吸附砷影响明显。

改性硫酸铁铵丝瓜络生物炭对砷的吸附行为研究

在生态环境保护日益获得重视的背景下,加强砷污染治理成为迫切的工作。采用硫酸铁铵改性丝瓜络生物质炭,研究材料的砷吸附行为,对吸附时间、生物质炭投放量、砷溶液初始pH值和生物质炭制备温度几个方面进行了优化。结果表明,随着吸附时间延长和生物质炭投放量增加,吸附效果变好;砷溶液初始pH值增大,吸附效果先上升后下降,pH2.0时吸附率最高;在吸附时间、砷溶液初始pH值、生物质炭投放量和生物质炭制备温度相同的情况下,硫酸铁铵改性后的丝瓜络生物质炭具有更优的砷吸附效果。

CPC改性活性炭电极电吸附除砷性能研究

采用氯代十六烷基吡啶(CPC)对活性炭(PAC)进行改性,以提高活性炭电极的电化学性能和吸附性能。结果表明,以CPC-PAC-1 mm/5 h为电极材料,以m(CB):m(PVDF):m(CPC-PAC)=15:5:80制备的改性活性炭电极(CB/PVDF/CPC-PAC-15/5/80电极)的比电容为123.8 F/g,较未改性PAC电极的比电容(46 F/g)提升了169%。对100μg/L砷溶液的吸附结果表明,相比未改性PAC电极,CB/PVDF/CPC-PAC-15/5/80电极对砷离子的吸附量提升了29%,出水砷仅为7μg/L。

N-TiO_2/AC吸附剂的制备及其去除地表水砷(V)性能的研究

为开发机械强度较高的活性炭基复合型吸附材料去除地表水中的砷,本文使用煤质活性炭、果壳活性炭和椰壳活性炭等不同种类的活性炭作为基础吸附材料,用低温沉淀法在其表面负载N掺杂的2TiO_2以制备活性炭基复合型吸附材料2N-TiO_2/AC.研究了活性炭的种类对复合型吸附材料2N-TiO_2/AC去除水体中砷性能的影响,以及不同波长的光照条件下,复合型吸附材料2N-TiO_2/AC去除水体中砷的性能差异.结果表明,复合型吸附材料2N-TiO_2/AC吸附去除地表水砷(V)的能力较改性前的活性炭均有明显提升,同时,光照条件可以进一步提高其吸附去除地表水砷(V)的能力.

Fe-Ce-La复合氧化物在中低温烟气脱砷过程中的协同作用

燃煤电厂中低温烟气环境中重金属砷污染控制面临严峻挑战。该文采用共沉淀法制备纯Fe_(2)O_(3)、纯CeO_(2)、纯La_(2)O_(2)CO_(3)及复合氧化物FeCeO、FeLaO、CeLaO和FeCeLaO共7种吸附剂,通过X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、比表面积分析、H_(2)程序升温还原(hydrogen temperature programmed reduction,H2-TPR)、拉曼光谱(Raman)和扫描电镜-能谱分析(scanning electron micro scope-energy dispersive spectrometer,SEM-ED S)技术对样品进行表征。研究不同温度下吸附剂对烟气中As_(2)O_(3)(g)的氧化和强化吸附。结果表明,Fe、Ce和La的协同作用有利于形成更多的低温活性位和更多的氧空位缺陷。Fe2O3和La_(2)O_(2)CO_(3)均是吸附As_(2)O_(3)的有效活性组分,CeO2不具有吸附活性,但却是良好的结构助剂;复合吸附剂FeLaO、CeLaO和FeCeLaO在中低温200~400℃时均表现出良好的氧化/吸附活性,即使在低温200℃下也能将As(Ⅲ)100%氧化为As(Ⅴ),其中FeCeLaO的吸附活性最强,固砷量达583.7μg/g,是纯Fe_(2)O_(3)的1.8倍,这归因于Fe、Ce和La的协同作用使得复合氧化物具有更强的低温氧化活性和吸附能力。