响应面法优化生物炭的制备及对镉的吸附

采用响应面优化法优化了葵花籽壳生物炭和核桃壳生物炭的制备工艺参数,研究了温度、时间、粒径三因素之间的交互影响。结果表明:葵花籽壳生物炭的最佳制备工艺参数为:温度694℃、时间2.02 h、粒径250μm(60目),Cd~(2+)吸附量为21.39 mg/g;三因素间的显著性影响顺序为温度、粒径、时间。核桃壳生物炭的最佳制备工艺参数为:温度502℃、时间4.32 h、粒径250μm(60目),Cd~(2+)吸附量为14.13 mg/g;三因素间的显著性影响顺序为时间、温度、粒径。实验值和预测值之间良好的一致性支持了该响应面模型预测吸附的适用性。

葵花籽壳生物炭对土壤中镉的固定研究

以葵花籽为原料,制备葵花籽壳生物炭(SHC)和高锰酸钾改性葵花籽壳生物炭(MSHC),研究SHC和MSHC在不同生物炭添加量和不同固定时间对土壤中重金属Cd有效态含量、固定效率、形态分布的影响及其固定稳定化机制。结果表明:经高锰酸钾改性后,MSHC比表面积、孔容增大。土壤Cd有效态含量,随生物炭添加量的增大而降低,随固定时间的增加而减少。30 d培养结束后,在7%的添加水平下,土壤中Cd有效态含量在MSHC的作用下降低了6.143 mg·kg^(-1),固定效率最高可达67.10%,且MSHC是SHC的2倍左右。添加生物炭后,土壤中Cd的形态分布由性质活泼的弱酸提取态向性质稳定的残渣态转变,且生物炭添加量越大,效果越明显,其中添加量为7%的MSHC效果最好,残渣态最高可达34.98%,弱酸提取态最低可达14.71%。

热改性粉煤灰对水中铜的动态吸附研究

以热改性粉煤灰作为吸附剂,采用固定床吸附装置,探究了床层高度、流量、初始浓度等因素对Cu^(2+)动态吸附曲线的影响。在此基础上进行了动态吸附模型的研究,分别研究了Thomas、Yoon-Nelson和Adams-Bohart三种吸附模型。同时也探讨了双组分污染物体系中MFA对Cu^(2+)的动态吸附效果。结果表明,Cu^(2+)的穿透时间随初始离子浓度和流量的增加而缩短,随床层高度的增加而延长。MFA吸附Cu^(2+)的动态行为符合Thomas和Yoon-Nelson模型。降低床层高度、增加初始浓度和流量可以提高Cu^(2+)的吸附速率。根据MFA吸附Cu^(2+)前后的表征,吸附主要机理包括含氧官能团与Cu^(2+)的络合和Na+等阳离子与Cu^(2+)的离子交换。在双组分污染物体系中,溶液中的Zn^(2+)、Pb^(2+)对MFA的Cu^(2+)吸附均产生抑制作用,其影响大小为Pb^(2+)>Zn^(2+)。

葵花籽壳生物炭对水中Cd^(2+)的吸附研究

以葵花籽壳为原料,在700℃下热解制备葵花籽壳生物炭(S-BC),采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)等手段对生物炭进行表征,并研究其对水中Cd^(2+)的吸附。结果表明:S-BC具有介孔结构,表面含有—C—OH、—C=O等多种官能团。当溶液pH为2—7时,随pH的升高S-BC对Cd^(2+)的吸附量逐渐增加。S-BC对Cd^(2+)的吸附速率较快,在30min时可达到吸附平衡。当吸附温度为25~45℃时,Cd^(2+)的吸附容量为30.67~40.82mg/g。吸附动力学曲线符合拟二级动力学方程,吸附等温曲线可以用Langmuir方程很好地描述。吸附过程主要为单分子层化学吸附,吸附速率由多个过程共同控制,且吸附是自发、吸热、熵增的过程。