磷酸改性生物炭负载硫化锰去除废水中重金属镉

采用磷酸作为活化剂对黍糠生物炭进行改性,得到富含活性官能团的功能性生物炭(fCBC),并将其作为硫化锰(MnS)的载体,最终成功制备出硫化锰负载的磷酸改性生物炭(MnS-fCBC),可用于水体中镉(Cd)的高效去除.系统评价了初始浓度、初始pH值以及Mn S-f CBC投加量对于吸附反应的影响.MnS-f CBC表现出优越的吸附Cd的能力,在初始Cd浓度为200mg/L、p H=6和投加量1g/L的条件下,MnS-f CBC对于Cd的吸附容量最大,达145.15mg/g.吸附反应受pH值影响显著,在偏酸性条件下能取得较好的去除效果.通过X射线衍射仪(XRD)和拉曼光谱仪(Raman)对Mn S-f CBC进行结构表征分析,结合批次试验探讨了Cd的去除机理.结果表明,表面络合和化学沉淀是Cd去除的主要机理.材料的回用性能试验显示,在5次循环使用后,材料依然有较高的Cd去除能力,表明其具有较高的可重用性.因此,MnS-f CBC可作为一种高效的Cd吸附剂,应用于含Cd废水处理.

改性生物炭负载纳米零价铁活化过硫酸盐降解活性蓝19的机理及老化研究

采用磷酸改性的黍糠基生物炭作为纳米零价铁(Nanoscale zero⁃valent iron,nZVI)载体,成功制备出一种高效非均相活化材料—磷酸改性生物炭负载纳米零价铁(nZVI@PBC),用来活化过硫酸盐(Persulfate,PS)降解印染废水中的典型染料—活性蓝(Reactive Blue 19,RB19).nZVI@PBC表征结果表明,经磷酸改性后的生物炭具有更大的比表面积、更丰富的孔隙结构和活性官能团,有利于后续nZVI的负载及对污染物的降解.通过批次试验探究了nZVI@PBC投加量、PS浓度和初始pH值对nZVI@PBC/PS体系降解RB19的影响.结果表明,在RB19初始浓度为200 mg·L^(-1),pH值为4,PS浓度为2 mmol·L^(-1),nZVI@PBC投加量为0.1 g·L^(-1)的条件下,反应60 min后nZVI@PBC/PS体系对RB19的降解率达到93.81%.自由基猝灭剂试验和电子顺磁共振(EPR)结果表明,SO·_(4)^(-)和·OH自由基均参与降解过程.nZVI@PBC/PS体系的活化机理为:nZVI首先与溶液中的O_(2)、H_(2)O、PS发生反应,生成具有活化能力的Fe(II),随后Fe(II)与PS发生非均相活化产生高活性的自由基.此外,探究了不同老化条件(包括置于水中、空气中及密封储存)对nZVI@PBC活性的影响.结果显示,在接触空气和密封储存的老化条件下并未对其活性产生显著影响,而水体环境对其活化性能破坏较严重.

改性方法对生物炭复合体系降解活性蓝19的影响

以黍糠为原材料,采用磷酸、氢氧化钠、碳酸钾三种改性剂制备改性生物炭,然后将纳米零价铁(nZVI)负载到改性生物炭上得到纳米零价铁基改性生物炭,并将其与过硫酸盐(PS)组合成复合体系。探究3种改性方法对生物炭、nZVI基生物炭和活化过硫酸盐的影响。结果表明,磷酸改性的生物炭(PBC)有较大的比表面积和丰富的官能团,且nZVI的负载效果好,减少了铁的溶出。氢氧化钠改性的生物炭(SBC)比表面积变化不大,羧基官能团的数量有减少,nZVI的负载效果较好。碳酸钾改性的生物炭(KBC)比表面积有显著提升,官能团基本无变化,负载nZVI后铁的溶出量相对较大。纳米零价铁基改性生物炭对过硫酸盐的活化效果为:磷酸改性>碳酸钾改性>氢氧化钠改性,nZVI-PBC/PS复合体系对活性蓝19染料(RB19)的降解率可达到92.8%。