双组分阳离子染料在壳聚糖生物炭上的竞争吸附机理研究

研究了壳聚糖生物炭(CB)对水溶液中阳离子染料龙胆紫(GV)和孔雀石绿(MG)的吸附机理。通过吸附等温线对一元体系和二元体系中阳离子染料GV和MG在生物炭上吸附行为进行分析。一元体系中,吸附平衡实验研究发现,Langmuir模型可对CB吸附GV和MG的吸附行为进行描述,表明其为单层吸附。而二元体系中,extended-Langmuir模型和Langmuir-Freundlich模型可对CB吸附GV和MG的吸附行为进行描述,表明GV和MG之间存在相互作用,也就是说吸附位点上染料分子的吸附取决于其他吸附位点上染料分子的存在情况,发生了多层吸附现象。二元体系中,染料浓度较低时发生“协同作用”,浓度较高时发生“拮抗作用”。

生物炭-壳聚糖复合材料对镉污染土壤的修复效果研究

[目的]探讨生物炭-壳聚糖复合材料(CBC)对镉(Cd)污染土壤的修复效果。[方法]以黑麦草为供试植物进行盆栽试验,探究向酸性低镉土壤、中性高镉土壤和碱性高镉土壤中分别添加0、0.5%、1.0%和3.0%(W/W)的CBC时,土壤pH、全镉含量、有效态镉含量、黑麦草根和茎叶的生物量以及其中的全镉含量变化情况。[结果]施用CBC可以提高酸性和中性土壤的pH。随着CBC施用量的增加,土壤中有效态镉含量降低,当施加量至3.0%时达到显著水平。CBC可以钝化土壤中的镉活性,其钝化效果与土壤污染程度、酸碱性密切相关。随着CBC施加量的增加,黑麦草根和茎叶中镉含量降低,尤其植物地上部分降低效果明显,也证明了CBC对土壤中镉具有钝化作用;黑麦草的富集系数(BCF)和转运系数(TF)随CBC施用量的增加而减小,表明施用CBC能够减弱土壤中的镉向植株体内的迁移,从而达到缓解镉毒害的作用。[结论]CBC可以用于镉污染土壤的修复,尤其是在污染程度严重的酸性土壤中效果更加显著。

诺氟沙星在壳聚糖-生物炭复合材料上的解吸行为研究

吸附材料再生可以实现吸附材料的循环使用,降低处理成本。本文研究了壳聚糖-生物炭复合材料上诺氟沙星(NOR)解吸的影响因素,考察了NOR解吸动力学过程,并通过多次再生实验探讨了其重复使用潜力。结果表明,以NaOH为解吸剂时有利于促进壳聚糖-生物炭复合材料上NOR的解吸,随NaOH浓度的提高,NOR的解吸率增大。溶液离子强度提高了NOR的解吸率,离子强度为0.1mol/L时NOR的解吸效果最好。热力学参数ΔG和ΔS表明该解吸过程是自发进行的吸热反应。NOR在壳聚糖-生物炭复合材料上的解吸主要受慢解吸和极慢解吸控制。双常数方程和Elovich方程可较好描述复合材料上NOR的解吸动力学行为。壳聚糖-生物炭复合材料重复使用6次后,NOR的解吸率为66.88%,吸附量为8.675mg/g,表明壳聚糖-生物炭复合材料具有较好的可循环利用潜能。

壳聚糖-生物炭复合材料对U(Ⅵ)的吸附性能试验研究

以壳聚糖(CTS)和生物炭(AC)为原料,采用原位沉淀法制备了壳聚糖-生物炭(CTS-AC)复合材料,研究了吸附时间、铀初始浓度、初始pH值、温度和干扰离子等因素对CTS-AC吸附U(Ⅵ)的影响,探讨了CTS-AC对U(Ⅵ)的吸附动力学、等温线,采用傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM-EDS)及比表面积分析(BET)等手段进行了相关机理分析。实验结果表明,CTS-AC吸附U(Ⅵ)的最佳条件为:pH=4、CTS-AC投加量0.8~1 g/L、吸附时间240 min,在此条件下,最大吸附率可达94.85%。CTS-AC对U(Ⅵ)的吸附等温线模型符合Langmuir模型,U(Ⅵ)的吸附动力学符合准二级模型;高浓度Cu^2+对CTS-AC吸附U(Ⅵ)的抑制作用明显;FT-IR、XRD和EDS结果表明,CTS的负载未改变AC的原结构,仅增大了其孔径、增加了结合位点。CTS-AC对U(Ⅵ)的吸附机制为配位作用以及离子交换。

诺氟沙星吸附剂生物炭-壳聚糖复合微球的制备优化

为了提高生物炭-壳聚糖复合微球对NOR(诺氟沙星)的吸附能力,以复合微球对NOR的吸附量为指标,考察了生物炭与壳聚糖质量比、壳聚糖脱乙酰度、戊二醛用量、交联时间、交联速率及生物炭热解温度对复合微球吸附NOR的影响,并由均匀试验确定复合微球的最佳制备条件.结果表明,生物炭与壳聚糖质量比、壳聚糖脱乙酰度、戊二醛用量、交联时间、交联速率及生物炭热解温度对复合微球吸附NOR具有明显影响.制备复合微球的关键影响因素是生物炭热解温度、戊二醛用量和交联速率.吸附NOR的复合微球最佳制备条件:生物炭热解温度为300℃、生物炭与壳聚糖质量比为5∶1、壳聚糖脱乙酰度为77%、戊二醛用量为80 m L、交联速率为150 r/min、交联时间为3 h.此时,复合微球对NOR的吸附量为9.51 mg/g,且具有较高的耐酸溶性和机械强度.研究显示,复合微球能够高效吸附NOR,并且吸附后容易分离,具有修复水体污染的潜力.

壳聚糖改性生物炭促进盐胁迫下小麦种子萌发和幼苗生长

本研究旨在探究壳聚糖改性生物炭在盐胁迫条件下对小麦种子萌发和幼苗生长的影响。通过对小麦种子在不同处理组中的发芽率、株高、鲜重、干重、可溶性蛋白含量等指标的测定,以及对其抗氧化能力、叶绿素含量和离子平衡的分析,课题组评估了壳聚糖改性生物炭对小麦幼苗在盐胁迫条件下的生理响应。结果表明,施用壳聚糖改性生物炭显著提高了盐胁迫下小麦种子的萌发率,并促进了幼苗的生长和发育。此外,壳聚糖改性生物炭还有效提高了小麦的抗氧化能力,降低了氧化应激的程度,改善了光合作用和叶绿素合成。同时,壳聚糖改性生物炭调节了小麦根部的离子平衡,降低了Na^(+)含量,增加了K^(+)含量,维持了细胞内离子稳态。综合而言,壳聚糖改性生物炭通过多种机制的协同作用,提高了盐胁迫下小麦种子的萌发能力和幼苗的生长表现,为解决盐碱地土壤对小麦种植的限制提供了一种潜在的土壤改良策略。

改性NBC/CTS复合水凝胶珠的制备及对水溶液中孔雀石绿的吸附

以稻壳和壳聚糖为原料,制备了毫米级改性稻壳生物炭/壳聚糖复合水凝胶球(NBC/CTS)吸附剂.利用扫描电子显微镜(SEM)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)表征了样品的微观形貌和结构.NBC/CTS通过化学作用吸附孔雀石绿(MG).吸附过程可以用伪二阶动力学和Langmuir等温线模型来描述.NBC/CTS对MG的吸附效率优于活性炭颗粒(ACp),其最大吸附量为99.18 mg/g是ACp的5.89倍.该吸附剂能循环回收利用且回收率接近100%.