好氧堆肥对生物炭理化性质及吸附Cd^(2+)稳定性的影响

生物炭可作为畜禽粪污好氧堆肥中去除重金属的功能材料,但堆体内部复杂的环境变化会影响生物炭的理化性质,从而影响其对重金属吸附的稳定性。将普通秸秆生物炭(BC)和磁性秸秆生物炭(FBC)置于牛粪中进行30 d好氧堆肥试验,研究两种生物炭基本理化性质及对Cd^(2+)吸附稳定性的影响。结果表明:堆肥处理使BC和FBC的比表面积分别增加20.56%和76.64%,总孔容分别下降2.36%和3.70%,平均孔径分别下降19.17%和46.54%,表面官能团发生变化,FBC的饱和磁化强度下降43.67%。堆肥后,饱和吸附Cd^(2+)的两种生物炭BC和FBC的TCLP提取态Cd(TCLP-Cd)占比和TCLP提取液pH(TCLP-pH)均呈下降趋势,其中TCLP-Cd占比分别从28.31%和22.85%显著下降至26.76%和13.85%(P<0.05),TCLP-pH分别从3.66和3.29显著下降至3.51和3.14。综上,堆肥老化改变了两种生物炭的理化性质,降低了其酸可提取态Cd的含量,提高了其吸附Cd 2+的稳定性,且FBC中Cd^(2+)的稳定性更强。

羧甲基改性沙柳木粉膜吸附Cd^(2+)的性能研究

沙柳木粉(SPP)经醚化反应制备成羧甲基沙柳木粉(CMS)。将CMS溶解到1-丙烯基-3-甲基咪唑氯盐(AMIMJCI)和二甲基亚砜(DMSO)中,采用聚乙烯醇(PVA)为成膜剂,制备羧甲基沙柳木粉膜(CMSM)。探究在不同吸附条件下CMSM对Cd^(2+)的吸附性能。采用FTIR、SEM、XRD和XPS对CMSM进行表征。吸附结果表明:Cd^(2+)初始浓度为800mg·L^(-1),pH值为5,吸附时间105min,吸附温度35℃时,CMSM对Cd^(2+)的吸附效果最佳。表征结果表明:0-H、-COOH、-C-O-C-、-CH_(2)、-NH_(2),基团参与吸附Cd^(2+)的反应。CMSM表面比较疏松,有孔隙,成狭缝型。CMSM晶体内部变得蓬松,Cd^(2+)更容易被CMSM吸附。CMSM对Cd^(2+)的吸附属于多分子层吸附,同时存在化学吸附和物理吸附,且以化学吸附为主,准二级动力学模型和Freundlich等温线模型与其吸附过程相符合。

课程实践融入《试验设计与数据处理》教学--改性花生壳吸附剂的制备及其对重金属Cd^(2+)的吸附性能研究

随着我国提出新工科建设路线,结合地方高校(贺州学院)的地域特色和应用型人才的培养目标,本文通过课程考核形式,设计一个利用花生壳为原料制备出改性花生壳吸附剂(MPS)的试验。学生通过对吸附剂的合成、表征、试验设计和数据分析等环节,将《试验设计与数据处理》课程中所学知识应用到实际试验中,加深对课程知识的理解,锻炼其实际应用能力。

粉煤灰基P型沸石吸附水中Cu^(2+)和Cd^(2+)

以粉煤灰(FA)为原料经水热反应合成了P型沸石(Z-P).采用X射线荧光光谱仪、X射线衍射仪、场发射环境扫描电子显微镜、比表面孔径分析仪、傅里叶变换红外光谱仪和X射线光电子能谱对Z-P进行表征,并研究了其对Cu^(2+)和Cd^(2+)的吸附性能.结果表明,Z-P的BET比表面积和孔隙体积分别为38.46m^(2)/g和0.2180cm^(3)/g,均高于FA的1.273m^(2)/g和0.0120cm^(3)/g.FA、Z-P对Cu^(2+)和Cd^(2+)的吸附更符合拟二级动力学模型和Langmuir等温线模型.Z-P对Cu^(2+)和Cd^(2+)的最大吸附量分别为157.48,131.57mg/g,远高于于FA的30.88,25.47mg/g.Z-P对Cd^(2+)的循环再生吸附效果好,但对Cu^(2+)的循环再生吸附效果较差.离子强度对Z-P吸附Cu^(2+)和Cd^(2+)分别起促进和抑制作用.表明Z-P可以作为有效且廉价的Cu^(2+)、Cd^(2+)吸附剂,为FA的资源化利用和含Cu^(2+)、Cd^(2+)重金属离子废水吸附剂的开发提供了一种方法.

虾青素对镉离子(Cd^(2+))诱导下斑马鱼胚胎抗氧化指标的影响

(28.0±0.5)℃下,将100个产后1 h的斑马鱼(Danio rerio)胚胎放在120 mm培养皿中,暴露在<0.02%浓度的二甲基亚砜(DMSO,对照组)、50μg/L Cd^(2+)(低浓度暴露组)、500μg/L Cd^(2+)(高浓度暴露组)和Cd^(2+)+雨生红球藻(Haematococcus pluvialis)虾青素AST联合暴露组(50μg/L Cd^(2+)+100μg/L AST组和500μg/L Cd^(2+)+100μg/L AST组)5个处理组中,120 h后测定斑马鱼幼鱼活性氧(ROS)、丙二醛(MDA)和谷胱甘肽酶(GSH)含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性和总抗氧化能力(T-AOC),研究重金属镉离子(Cd^(2+))暴露下斑马鱼胚胎的抗氧化响应,探讨AST对斑马鱼机体氧化损伤的缓解效果。结果表明,斑马鱼胚胎Cd^(2+)暴露120 h后,体内活性氧(ROS)和丙二醛(MDA)含量随着Cd^(2+)浓度的升高而增加;GSH含量、SOD和T-AOC的活性随着Cd^(2+)浓度的增加而降低。说明Cd^(2+)可诱导斑马鱼机体出现氧化应激和氧化损伤。添加AST后,斑马鱼幼鱼体内ROS和MDA含量下降,GSH含量、SOD和T-AOC活性上升,说明添加AST可在一定程度上缓解重金属Cd^(2+)对斑马鱼体内抗氧化指标的负面影响。本研究结果可为AST作为新型鱼类饲料添加剂提供理论依据。

复配修饰新疆灰漠土对Cd^(2+)的吸附性能研究

选用了两性离子型表面活性剂BS和阴离子型表面活性剂SDS,按照不同比例量配比,对新疆灰漠土进行了修饰,制备了8种修饰土样,以未经修饰的原土样(CK)为对照,在同样条件下分别对重金属离子Cd^(2+)的吸附性能进行了测试,通过Langmuir等温吸附模型描述Cd^(2+)在灰漠土中的吸附特征,结果表明以两性-阴离子表面活性剂体系复配修饰新疆灰漠土能够显著提升其对重金属离子Cd^(2+)的吸附性能。

ITO电极在水中超低水平Cd^(2+)检测中的应用

为了检测水质中痕量水平的Cd^(2+),以氧化铟锡(ITO)薄膜电极为工作电极,铂片和饱和甘汞电极(SCE)分别为对电极和参比电极,构建了针对Cd^(2+)的化学传感器。采用差分脉冲伏安法(DPV)对构筑的化学传感器在含Cd^(2+)的乙酸溶液(pH=4.5)中的灵敏度、选择性、检出限和长期稳定性进行了评价。研究结果表明,所构筑的化学传感平台对Cd^(2+)的灵敏度为24.61μA/μmol/L,Cd^(2+)的校准曲线方程为Y=24.61X+11.145,相关系数(R2)为0.994,检出限(LOD)为0.06μmol/L;干扰性实验结果表明,Zn^(2+)、Cu^(2+)、Pb^(2+)、Ag^(+)4种金属离子对Cd^(2+)的检测干扰较小;稳定性实验结果表明,所构建的针对Cd^(2+)的化学传感器具有良好的稳定性;实际水样检测表明,构建的化学传感器可以用来对自来水中Cd^(2+)进行检测。研究显示,所构建的针对Cd^(2+)的化学传感器可以用来检测水质中痕量Cd^(2+)。

茶梗基活性炭的制备及其对水中重金属Cd^(2+)的吸附

以茶梗为原料,通过氯化锌活化-高温炭化法制备茶梗基活性炭,并以静态吸附法去除模拟废水中的Cd^(2+).考察吸附剂用量、Cd^(2+)初始质量浓度、溶液初始pH值等对茶梗基活性炭吸附Cd^(2+)效果的影响;通过红外光谱测定吸附前后的茶梗基活性炭的表面结构、吸附动力学及等吸附温模型拟合,结果表明,茶梗基活性炭对Cd^(2+)的吸附符合准二级动力学模型及Langmuir吸附等温模型.正交实验得出,茶梗基活性炭对Cd^(2+)吸附的最佳实验条件.

硝酸改性显著提高花生壳生物炭对Cd^(2+)的去除能力

本研究采用热分解的方法制备花生壳生物炭,并用乙醇、硝酸和高锰酸钾溶液对其进行改性。分别研究不同方法改性后生物炭吸附Cd^(2+)的性能对初始浓度、吸附时间和pH的响应特征并通过吸附热力学和动力学探索吸附机理。结果表明,改性后的花生壳生物炭对Cd^(2+)的吸附量和去除率明显提高。在花生壳投加量一定的情况下,综合分析得知硝酸改性后对Cd2+吸附效果最佳,吸附量为48.47 mg/g,去除率为96.94%。最佳条件为:Cd^(2+)初始浓度200 mg/L,pH为7,吸附时间120 min。

多胺化核桃壳对Cd^(2+)的吸附性能研究

采用超支化聚乙烯亚胺(HBPEI)改性核桃壳(多胺化核桃壳)处理含Cd^(2+)模拟废水。考察了pH、多胺化核桃壳质量浓度、Cd^(2+)溶液初始质量浓度以及吸附时间对Cd^(2+)吸附行为的影响。结果发现:多胺化核桃壳在pH为9.5时,吸附量达到最大,吸附达到平衡的时间为120 min。吸附过程具有准二级动力学的特征,且以化学吸附为主,为单层吸附。当吸附温度在25℃、Cd^(2+)初始质量浓度为1 000 mg/L时,多胺化核桃壳对Cd^(2+)的吸附量可达640.16 mg/g,远远高于相同条件下未改性核桃壳对Cd^(2+)的吸附量(166.96 mg/g),显示其超强的吸附能力。经过5次吸附-解吸附-再吸附后,多胺化核桃壳对Cd^(2+)的去除率仍保持在90%以上,说明吸附剂具有很好的可循环性。

不同热解温度牛骨生物炭特征及对Cd^(2+)的吸附

本文研究了不同热解温度条件下牛骨生物炭理化性质及对Cd^(2+)的吸附特性,采用限氧控温慢速热裂解的方式,在300、350、400、500、700℃和900℃条件下制备牛骨生物炭。分别采用热重分析仪、傅里叶变换红外光谱以及扫描电镜能谱仪等设备对牛骨生物炭进行表征,并通过批量吸附实验分析其对Cd^(2+)的吸附特性。结果表明:牛骨生物炭pH值、灰分含量随热解温度提高而增加,芳构度逐渐增强,孔径与比表面积增大,而挥发分、有机碳含量与全氮含量减少;准二级动力学模型可以准确拟合5种牛骨生物炭对Cd^(2+)的吸附动力学过程(R2>0.999),在接近吸附平衡时,吸附速率由颗粒内扩散主导;牛骨生物炭对Cd^(2+)等温吸附过程更符合Langmuir模型,700℃条件下制备的牛骨生物炭对Cd^(2+)的吸附效果最好,最大平衡吸附量为44.32 mg·g^(-1);随着热解温度增加,牛骨生物炭对Cd^(2+)吸附机制中官能团络合作用减弱,表面吸附、阳离子交换以及π电子配位作用增大。在实际规模化制备牛骨生物炭过程中应充分考虑能耗成本以及尾气收集问题。

纳米羟基磷灰石绿色合成及其对Cd^(2+)的吸附

以黑曲霉发酵液为基质实现了温和条件下纳米吸附剂羟基磷灰石(bHAP)的绿色合成。利用SEM-EDS、XRD、FTIR、TG-DTA等手段对bHAP进行表征分析,并考察其对水中Cd^(2+)的吸附行为和机理。实验结果表明:黑曲霉发酵液辅助合成的bHAP呈圆形片状结构,分散性良好,颗粒尺寸小于200 nm,且含丰富的生物官能团。静态吸附实验证实,在pH=7、初始质量浓度为50 mg/L的Cd^(2+)溶液中投加0.5 g/L的bHAP,吸附8 h后bHAP对Cd^(2+)的饱和吸附容量达93.81 mg/g。吸附过程符合准二级动力学模型和Tempkin吸附等温模型。机理分析表明,黑曲霉辅助合成的bHAP对Cd^(2+)的吸附去除是离子交换和表面络合共同作用的结果。

壳聚糖、铁锰改性稻壳生物炭的表征及其Cd^(2+)吸附性能研究

为改善稻壳炭对Cd^(2+)的吸附能力,分别选用壳聚糖、硝酸铁与高锰酸钾对稻壳生物炭进行改性,成功制备了壳聚糖改性稻壳炭(C-BC)和铁锰改性稻壳炭(FM-BC),表征了各稻壳炭的基础理化性质,包括比表面积分析(BET)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射表征(XRD),进行了动力学吸附实验和等温吸附实验,并在不同pH和投加量条件下,研究了改性生物炭对Cd^(2+)的吸附量和去除率。结果表明:两种改性方式均减小了稻壳炭的比表面积和总孔隙体积;FM-BC含有Mn-O、Fe-O的特征官能团,此外改性前后稻壳炭的官能团类型基本不变;两种改性方式均使稻壳炭产生了对应的晶体结构变化。两种改性炭对Cd^(2+)动力学吸附特征均符合准二级动力学模型,颗粒内扩散模型均分为3个阶段,对Cd^(2+)等温吸附特征均符合Langmuir模型;C-BC和FM-BC的最大吸附量分别为25.51 mg·g^(-1)和16.25 mg·g^(-1),是BC(14.97 mg·g^(-1))的1.7倍和1.08倍。随着溶液pH增加,C-BC和FMBC的吸附量和去除率逐渐增加,且始终高于BC;随着投加量的增加,C-BC和FM-BC的Cd^(2+)去除率逐渐增加,而吸附量逐渐降低。两种改性方式均能够在一定程度上提高稻壳炭对Cd^(2+)的吸附能力,均以单分子层化学吸附占主导,C-BC的最大吸附量明显高于FM-BC,适度调整溶液pH和投加量可改善改性稻壳炭的Cd^(2+)吸附效果。

粉煤灰基介孔铝取代托贝莫来石去除水中Cd^(2+)

以粉煤灰(FA)为原料水热合成了不同铝硅物质的量比(Al/Si)的介孔铝取代托贝莫来石(TFA).采用X射线荧光光谱仪(XRF)、X射线衍射仪(XRD)、场发射环境扫描电子显微镜(SEM)、比表面孔径分析仪和傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)对FA及制备的TFA的理化性质进行表征.结果表明,TFA1(Al/Si=0.4)的比表面积、孔隙体积和平均孔径分别为74.30m^(2)/g、0.4495cm^(3)/g和24.20nm,TFA2(Al/Si=0.1)的分别为99.48m^(2)/g、0.5218cm^(3)/g和20.98nm,均远高于FA的1.77m^(2)/g、0.004338cm^(3)/g和9.79nm.FA、TFA1和TFA2对Cd^(2+)的吸附动力学数据更加符合伪二级动力学模型.Langmuir等温线模型可以更好地描述Cd^(2+)的吸附等温线,TFA1对Cd^(2+)的饱和吸附量为205.76mg/g,远高于FA和TFA2的94.58mg/g和107.30mg/g.采用XRD、SEM-X射线能量色散谱仪和FTIR分析了TFA对Cd^(2+)的去除机理.结果表明TFA的介孔结构、大量的-OH、Ca^(2+)与Cd^(2+)的离子交换,以及CdCO_(3)和Cd(OH)_(2)的沉淀对Cd^(2+)的去除起着重要作用.本文表明TFA可以应用为一种高效又廉价的Cd^(2+)吸附剂,为FA的资源化利用和含Cd^(2+)等重金属离子废水的处理提供了一种潜在的应用方法.

改性生物炭对Pb^(2+)和Cd^(2+)吸附性能及机理研究

分别通过磷酸、氢氧化钾、铁及微波对小麦秸秆生物炭进行改性,探究改性生物炭投加量、溶液初始pH及重金属离子浓度对重金属Pb^(2+)及Cd^(2+)的吸附影响及改性生物炭对重金属的吸附机理。结果表明,磷酸及氢氧化钾改性使生物炭表面坍塌且孔隙结构连通,铁改性使比表面积降低,微波改性使生物炭产生少量孔隙。磷酸改性促进-OH及C■O的生成,氢氧化钾及铁改性促进-OH的生成,微波改性对生物炭基团的影响较小。改性方法的优异性依次为磷酸改性、铁改性、氢氧化钾改性及微波改性,改性生物炭添加量的增加能够增强对于重金属的吸附,溶液pH为弱碱性时对于Pb^(2+)的吸附效果最佳,Cd^(2+)的吸附效果随着溶液pH增加而增大,Langmuir等温吸附方程能较好反映改性生物炭对于Pb^(2+)及Cd^(2+)的吸附。

富硫石墨烯碳负载层状双金属氧化物对Cd^(2+)和Cr^(3+)的去除

采用“前驱体-煅烧”策略制备了一种新型富硫石墨烯碳负载层状双金属氧化物(G/S-LDO),应用于Cd^(2+)和Cr^(3+)吸附。借助不同影响因素(pH、不同浓度、不同反应时间)实验,结合X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)和扫描电子显微镜(SEM),探究G/S-LDO对Cd^(2+)和Cr^(3+)去除能力及去除机制。结果表明:在pH=3~6范围内,G/S-LDO对Cd^(2+)和Cr^(3+)几乎不受pH影响。G/S-LDO对Cd^(2+)和Cr^(3+)吸附过程均符合Langmuir模型和准二级动力学模型,最大吸附量分别为473.00和99.76 mg·g^(-1)。XRD、FT-IR和SEM分析表明G/S-LDO对Cd^(2+)去除主要依靠与S掺杂石墨烯类碳作用形成亚硫化物,而和Cr^(3+)的去除主要与LDO水化释放的OH-作用生成CrO(OH)沉淀。

马来酸酐改性马蹄皮吸附重金属Cd^(2+)的行为研究

以吡啶为催化剂,通过马来酸酐对农业废弃物马蹄皮(ETP)进行改性,制备出一种新型吸附剂改性马蹄皮(METP),并利用扫描电子显微镜(SEM)和红外光谱(FTIR)对METP进行表征。考察了pH值、Cd^(2+)初始浓度、METP投加量、吸附时间等因素对METP吸附重金属Cd^(2+)效果的影响,同时研究了METP吸附重金属的吸附动力学和吸附热力学,并探讨其吸附机理。结果表明,METP对Cd^(2+)有显著的吸附作用,在最佳吸附条件pH=7.1,Cd^(2+)浓度为400 mg·L^(-1),吸附2 h时可达到吸附平衡,吸附量最大为41.38 mg·g^(-1);吸附过程的动力学符合准二级动力学模型,吸附过程是一种化学过程,吸附热力学符合Freundlich模型。

红酸汤中耐Cd^(2+)酵母菌的筛选及其吸附特性

以贵州凯里红酸汤为材料,进行耐Cd^(2+)菌株的分离鉴定并研究其吸附性能。采用涂布法,逐级驯化,筛选出一株高耐Cd^(2+)菌株并进行鉴定,探究该菌吸附的最佳条件,通过表面基团掩蔽试验和扫描电镜研究其吸附机理。该研究分离得到一株菌株ST2,最高耐受Cd^(2+)浓度为4 000 mg/L,经鉴定为异常威克汉姆酵母菌(Wickerhamomyces anomalus),最佳吸附条件为pH6.5、培养温度30℃、吸附时间1.0 h、接菌量2.00%、Cd^(2+)浓度50 mg/L,此时对Cd^(2+)吸附效果最好,其中最佳吸附率可达55.71%,吸附量为4.29 mg/g。将菌株的羧基、氨基和羟基等基团掩蔽后,吸附率分别下降了19.79%、25.95%和25.95%,氨基和羟基的贡献值大于羧基。扫描能谱结果显示,细胞表面存在颗粒状聚集物,且出现了Cd^(2+)的吸收峰。红酸汤分离出的菌株ST2对Cd^(2+)有较好的吸附效果。

不同改性污泥生物炭对Cd^(2+)的吸附特性

[目的]提高污泥生物炭对Cd^(2+)的吸附容量,拓展污泥资源化再利用途径。[方法]以生活污水处理厂的剩余污泥为原料制备污泥生物炭,并利用H_(2)SO_(4)、KOH、H_(2)O_(2)、ZnCl_(2)对其进行改性制备改性生物炭(SBC-H_(2)SO_(4)、SBC-KOH、SBC-H_(2)O_(2)、SBC-ZnCl_(2)),通过动力学和等温吸附试验探讨其对Cd^(2+)的吸附性能和机制,并确定最佳改性方案。[结果]改性生物炭对Cd^(2+)的动力学吸附过程符合准二级动力学和Elovich模型,等温吸附过程可以用Sips模型和Toth模型进行描述;对Cd^(2+)的吸附过程存在物理和化学多种机制共同作用,吸附速率主要受到外扩散和颗粒内扩散步骤的控制;改性法提高了污泥生物炭对Cd^(2+)的吸附速率和容量,其中KOH改性污泥生物炭对Cd^(2+)的吸附效果最好,吸附量可达140.78 mg/g,吸附量提高了近3.7倍。[结论]SBC-KOH吸附材料在重金属废水处理方面具有广泛的应用前景。

橘皮吸附剂的制备及其对水中Cd^(2+)的吸附性能

橘皮经氢氧化钠、双氧水处理制得纤维素,用丙烯酰胺对其进行化学改性制得吸附剂,考查了其对水中Cd^(2+)的吸附性能。结果表明:橘皮纤维素制备的最佳条件为橘皮粉末1.6 g,20 mL体积分数30%的双氧水,氢氧化钠固体1.6 g,反应温度80℃,反应时间2 h;所制得的吸附剂吸附Cd^(2+)的最佳条件为pH值6.0,50 mL Cd^(2+)浓度为100 mg/L时吸附剂用量为0.10 g,25℃下吸附18 h,最大平衡吸附容量为18.832 mg/g。该研究有望为橘皮废料的高附加值利用提供理论研究价值及应用技术支持。