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。

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。

复合生物炭-坡缕石对Cd污染土壤的钝化修复

为实现重金属污染土壤的高效、环保修复,采用慢氧限制热解法制备生物炭-坡缕石复合材料(BC/PAL)。考察BC/PAL对土壤理化性质、Cd的浸出毒性和在土壤中的赋存形态、玉米生长状况及Cd的富集转运影响,从而评价该材料对土壤中Cd的潜在生态风险改善及稳定效果。结果表明,添加BC/PAL后土壤pH显著增加,当投加量为8%时,pH较对照组(CK)升高1.14。当BC/PAL投加量为6%和8%时,土壤中Cd的毒性特征浸出程序(TCLP)浸出毒性较CK下降60%以上。添加BC/PAL后,Cd在土壤中的赋存状态从活泼趋于稳定。BC/PAL可减轻Cd对玉米的胁迫,促进玉米生长,当投加量为6%时,玉米鲜重增加221.43%。BC/PAL大大降低了土壤中Cd的潜在生态风险及生物有效性,是一种高效、环保的土壤修复材料。

铁锰氧化物-生物炭复合材料对Pb^(2+)的吸附研究

为了研究吸附法去除水体中Pb^(2+)的机理,本文用批实验的方法探讨了铁锰氧化物-生物炭复合材料(简称为FMBC)对Pb^(2+)的吸附。首先以草酸盐和高粱秸秆为原料制备FMBC,并通过TEM、XRD、XPS等对材料进行了测试表征。然后利用批实验的方法初步研究了FMBC对Pb^(2+)的吸附动力学和吸附机理。表征结果表明,FMBC具有多孔结构,铁锰氧化物以MnFe_(2)O_(4)和Fe_(2)O_(3)的形态负载在生物炭表面,Pb^(2+)被FMBC成功吸附。动力学实验表明,该复合材料对Pb^(2+)的吸附符合Ho准二级动力学方程,Pb^(2+)浓度为10mg·g^(-1)时吸附速率最快,其值k_(2)为4.328×10^(-4)g·(mg·min)^(-l)。

生物炭-锰氧化物复合材料对红壤吸附铜特性的影响

锰氧化物作为改性材料应用于制造复合材料一直是环境领域的研究热点,锰氧化物改性的复合材料在水处理、空气清新剂等领域应用广泛。但目前,将生物炭-锰氧化物复合材料作为吸附材料改变土壤对铜吸持能力的研究还不多见。采用等温平衡吸附法,测定生物炭-锰氧化物复合材料对红壤吸附铜的能力影响,并应用Freundlich方程Cs=KfCen分析红壤对铜的吸附特征。结果表明:不同用量的生物炭-锰氧化物复合材料加入后,均会明显提高红壤对铜的吸附量。添加0.5%、1.0%、2.0%和4.0%生物炭-锰氧化物复合材料的红壤处理,其铜的吸附量较未添加处理分别增加了63.1%、130%,310%和509%。Freundlich吸附方程能较好的描述不同用量生物炭-锰氧化物复合材料影响红壤对铜的吸附特征。添加0.5%、1.0%、2.0%和4.0%炭-锰材料处理的分配系数(Kf值)分别为0.176、0.286、0.653和0.800。生物炭-锰氧化物复合材料用量为4.0%时,分配系数(Kf值)较对照红壤提高了5倍,生物炭-锰氧化物复合材料加入红壤后对红壤pH值影响不大,对CEC(阳离子交换量)有较大的影响;生物炭-锰氧化物复合材料用量为4.0%时,CEC为5.59 cmol·kg-1,较对照增加了14.1%,温度升高,有利于提高红壤对铜的吸附能力。生物炭-锰氧化物复合材料加入红壤后,红壤在1034.63、537.22、471.45 cm-1处有吸收峰出现,红壤表面-OH、Mg-O、Si-O等活性官能团数量明显增加。生物炭-锰氧化物复合材料增加红壤对铜的吸附机制可能是红壤表面Mg-O、Si-O等官能团与铜形成了Mg-O-Cu-、Si-O-Cu-络合物,提高了红壤对铜的吸持能力。从土壤化学与土壤修复的角度出发,生物炭-锰氧化物复合材料可用于铜污染红壤修复。

生物炭-铁锰氧化物复合材料制备及去除水体砷(Ⅲ)的性能研究

采用浸渍法制备了4种不同的生物炭-铁锰氧化物复合材料(F_1M_1BC_(10),F_1M_3BC_(20),F_1M_4BC_(25),F_3M_1BC_(20)),采用SEM,XPS和FTIR表征方法分析了几种复合材料与生物炭表面性质的差异,比较了4种不同配比生物炭-铁锰氧化物复合材料对砷(Ⅲ)去除性能,分析了不同投加量的吸附材料对砷(Ⅲ)去除效率及吸附量的差异。结果表明,与生物炭相比,炭、铁和锰不同配比的生物炭-铁锰氧化物复合材料比表面积明显增大,由61.0 m^2·g^(-1)增加到208 m^2·g^(-1),孔径变小,由23.7 nm下降到2.76 nm;碱性官能团含量明显增加;材料表面形成了MnOx、FeOx。与生物炭相比,4种生物炭-铁锰氧化物复合材料对砷(Ⅲ)的动力学吸附量大小与去除率顺序依次为F_1M_4BC_(25)>F_1M_3BC_(20)>F_1M_1BC_(10)>F_3M_1BC_(20)>BC。F_1M_4BC_(25)(m铁∶m锰∶m炭=1∶4∶25)是去除砷(Ⅲ)最优的复合材料,在用量为0.016 g·m L^(-1)时,对砷(Ⅲ)的去除率可达82.6%,是生物炭去除率的2.3倍。研究表明,生物炭-铁锰氧化物复合材料是一种潜在的去除水体砷污染的炭基材料。

生物炭-微生物复合材料修复Cr(Ⅵ)污染土壤条件优化及促生效果

生物炭和微生物在改善Cr(Ⅵ)污染土壤质量方面得到了广泛的应用,而以生物炭-微生物制备的复合材料(BC-MT)在Cr(Ⅵ)污染土壤修复中的促生效果鲜见报道。以玉米秸秆生物炭为载体吸附铬还原菌——藤黄微球菌(Micrococcus luteus)制备BC-MT,综合考察了BC-MT修复Cr(Ⅵ)污染土壤最佳条件及促生效果。结果表明:藤黄微球菌能成功附着在生物炭上,BC-MT对Cr(Ⅵ)污染土壤修复效果显著,在BC-MT投加量3%(质量分数,下同)、氮源投加量10g/kg、土壤含水率14%的条件下,修复25d,Cr(Ⅵ)去除率为64.35%,可提取态铬从27.01mg/L降至7.72mg/L。在3%BC-MT作用下,植物生长12周后地上、地下部分总铬含量分别降低了65.15%、49.76%,Cr(Ⅵ)分别降低了94.11%、87.74%,植物株高增加了17.7cm,生物量(以干重计)增加了132mg,叶绿素增加了4.65mg/g,可溶性糖增加了1.69mg/g。由此可见,BC-MT不但能有效降低土壤Cr(Ⅵ)含量,而且促生效果显著,具有广阔的应用价值。

壳聚糖/生物炭复合材料对Cr离子的吸附性能

通过浸渍法制备不同负载量的壳聚糖/杏壳生物炭(C-ABC)和壳聚糖/椰壳生物炭(C-CBC)复合材料。利用SEM和XPS对复合材料进行了表征分析,研究复合材料对电镀废水中Cr等的吸附性能。结果表明,壳聚糖/生物炭形成了具有疏松多孔结构、大量表面官能团和表面电荷的复合材料。C-ABC和C-CBC对Cr(Ⅵ)的吸附量分别达到了1.621 mg/g和1.615 mg/g,去除率达到了97.3%和96.9%,壳聚糖/生物炭具有较好的回收性能。Langmuir等温模型和准二级动力学模型能更好地描述吸附过程。热力学研究表明,壳聚糖/生物炭对Cr吸附是自发、吸热和不可逆的过程。通过实际废水实验,表明壳聚糖/生物炭可用于电镀废水重金属污染物的潜在生物质吸附剂。

改性石墨烯-生物炭复合材料对磺胺类抗生素的吸附

本文研究海藻酸钠和磁性改性的石墨烯-生物炭复合材料对磺胺嘧啶的吸附动力学,以及p H值对吸附的影响。结果表明,吸附平衡时间是48 h,在p H值=6.0时,磺胺嘧啶的吸附量最高。本研究为选择吸附效果较好的生物炭复合材料作吸附剂去除水体中磺胺类抗生素提供理论依据。

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.

生物质多孔炭基复合球制备及对四环素的吸附性能研究

生物质多孔炭作为一种吸附能力强、环境友好、原料范围广、生产成本低的高效多孔吸附材料,能有效应对当前8益严峻的四环素水体污染问题。然而,以粉末形式存在的生物质多孔炭的可回收性较差,制约了其进一步发展。为了改善生物质多孔炭的可回收性,本研究将牛角基生物质多孔炭加人到低成本且具有一定吸附性能的壳聚糖中,采用酸溶/碱自固化法制备了平均粒径2 mm的壳聚糖--生物质多孔炭复合球形吸附剂以去除水溶液中的四环素。该生物质多孔炭基复合球对四环.素具有良好的吸附效果,其吸附过程遵循准一级动力学模型和Freundlich等温吸附模型,35℃下最大实测吸附容量可达365.74 mg/g,高于大多数常规四环素吸附剂,且具有优异的可回收性,有望为生物质多孔炭吸附剂的回收问题提供-种有前景的新解决方案。

炭纤维增强壳聚糖内固定棒的家兔热原试验

目的:检验自制炭纤维增强壳聚糖骨折内固定棒材是否符合生物材料的热原要求。方法:采用家兔热原试验方法,对炭纤维增强壳聚糖复合棒材的24、48、72 h三种浸提液样品进行检测。结果:受试家兔体温升高均低于0.6℃;各组家兔体温升高总数在1.4℃以下。结论:炭纤维增强壳聚糖复合棒材不对生物体产生热原反应,符合医用生物材料的使用标准。

纳米零价铁-聚乳酸-生物炭复合材料协同微生物去除水中1,1,1-三氯乙烷

针对地下水1, 1, 1-三氯乙烷污染问题,通过溶液插层和液相还原法制备了纳米零价铁-聚乳酸-生物炭复合材料;采用扫描电镜观察、热重分析、傅里叶变换红外光谱分析和X射线衍射分析等手段对复合材料进行了表征;研究了复合材料在厌氧条件下协同胞外呼吸菌(Shewanella oneidensis MR-1)去除水中1, 1, 1-三氯乙烷的效果;确定了材料的最佳使用条件;探讨了协同体系中污染物的去除机理。结果表明:复合材料中纳米零价铁和聚乳酸颗粒较为均匀地分散于生物炭表面;材料中生物炭、聚乳酸和纳米零价铁的最佳质量比为7∶1∶2,材料最佳投加量为1.0%,且其对不同浓度污染物均有明显去除效果;在最佳条件下,培养360 h后协同体系中1, 1, 1-三氯乙烷的最大去除率为94.61%;复合材料促进胞外呼吸菌的异化铁还原脱氯是协同体系去除污染物的主要机理。该铁基生物炭复合材料能够有效协同胞外呼吸菌提高水中1, 1, 1-三氯乙烷的去除率,且具有良好的缓释长效性。

不同碳源的生物质炭-磷化铁/零价铁的制备及对水中3,4,5,6-四氯吡啶-2-羧酸的去除

改性生物炭材料在环境污染物去除中的应用越来越广泛.本文以鸡粪(CM)、咖啡渣(CG)、活性污泥(SL)等3种废弃生物质为碳源,制备了3种生物质炭-磷化铁/零价铁复合材料(BC-Fe_(x)P/Fe).这些材料主要由生物质炭、磷酸铁、磷化铁、零价铁或碳化铁及氧化铁组成.用于降解水中的3,4,5,6-四氯吡啶-2-羧酸(TCPA)时,以活性污泥为碳源的SL-Fe_(x)P/Fe材料对TCPA的去除效果明显优于以鸡粪为碳源的CM-Fe_(x)P/Fe和以咖啡为碳源的CG-Fe_(x)P/Fe材料,而且SL-Fe_(x)P/Fe对TCPA的降解受pH影响较小.在中性pH反应6 h后,CM-Fe_(x)P/Fe、CG-Fe_(x)P/Fe和SL-Fe_(x)P/Fe对10 mg·L^(-1)的TCPA的降解率分别为90.1%、71.1%和100%,矿化率分别为33.25%、22.61%和64.27%.掩蔽实验和电子自旋共振(ESR)结果表明,SL-Fe_(x)P/Fe体系存在多种活性氧物质.使用前后材料的X射线晶体衍射和X射线光电子能谱分析,材料中的Fe_(x)P、Fe3C、Fe和氮掺杂生物质炭均在有机污染物的降解过程中发挥了作用.