羟基磷灰石/蔗渣炭复合吸附剂的制备及其对As(Ⅴ)的吸附机理

以甘蔗渣为原料,采用水热合成法制备羟基磷灰石/蔗渣炭复合吸附剂——HBA,通过静态吸附试验研究HBA对As(Ⅴ)的吸附特性,并采用红外光谱和X射线光电子能谱对吸附前后的HBA进行表征,探讨其吸附As(Ⅴ)的机理.结果表明:HBA的比表面积为89.52 m^2/g,pH_(zpc)(零点电荷)=7.2,HBA上的羟基磷灰石的分子式为Ca_(10)(PO_4)_6(OH)_2.HBA吸附As(Ⅴ)的效果最佳pH为5.0~9.0.Langmuir等温吸附模型适合拟合HBA对As(V)的吸附等温线,25℃时Langmuir最大吸附量为6.76 mg/g,是蔗渣炭对As(Ⅴ)最大吸附量的20多倍.红外光谱分析表明,HBA含有的=C=O、—OH、—COOH等含氧官能团,可为化学吸附提供充足的吸附位点和提高HBA的吸附能力.XPS分析表明,HBA表面的含氧官能团[如羧基(—O—C=O,532.2 eV)、羟基(—OH,530.6 e V)]参与了吸附反应,羟基磷灰石能提高HBA吸附As(Ⅴ)的能力,被吸附到HBA表面上的As主要以AsO_4^(3-)和HAsO_4^(2-)形态存在.

蔗渣炭/镁铝双金属氧化物的制备及其吸附As(Ⅴ)的研究

采用共沉淀和焙烧法制备蔗渣炭/镁铝双金属氧化物(LDO),研究了pH、吸附时间、初始As(Ⅴ)浓度等因素对其吸附As(Ⅴ)的性能的影响。采用X射线衍射(XRD)、傅立叶红外光谱(FTIR)和扫描电镜(SEM)对蔗渣炭/镁铝双金属氢氧化物(LDH)、吸附As(Ⅴ)前后的蔗渣炭/镁铝LDO进行表征,探讨其吸附As(Ⅴ)的机理。结果表明,蔗渣炭/镁铝LDH具有水滑石层状结构;在pH为3.0~10.0时,蔗渣炭/镁铝LDO对As(Ⅴ)的平衡吸附量较高。准二级动力学模型可用于描述其对As(Ⅴ)的吸附动力学过程,吸附等温线符合Langmuir方程,45℃时,其对As(Ⅴ)的饱和吸附量为26.120mg/g。蔗渣炭/镁铝LDO受共存阴离子影响表现为HPO_4^(2-)>CO_3^(2-)>SO_4^(2-)>Cl^->NO_3^-;材料再生循环利用4次后,对20.0mg/L的As(Ⅴ)的去除率为89.63%。XRD和FTIR分析表明,吸附后AsO_4^(3-)嵌入水滑石层间。

蔗渣炭/氧化铁复合吸附剂的制备及其吸附As(V)的机理

以甘蔗渣为原料,采用共沉淀法制备蔗渣炭/氧化铁复合吸附剂(BCIA)。通过静态吸附实验研究了其对As(Ⅴ)的吸附特性,用红外光谱和X射线光电子能谱对吸附前后的BCIA进行表征分析,探讨其对As(Ⅴ)的吸附机理。结果表明,BCIA的比表面积为81.94 m^2/g,零点电荷pHPZC=6.2。pH值为3.0~7.0时,BCIA对As(Ⅴ)的吸附效果最佳。红外光谱分析表明,BCIA对As(Ⅴ)的吸附反应遵循准二级动力学模型,Langmuir等温吸附模型适合拟合BCIA对As(V)的等温吸附。BCIA上具有的=C=O、—OH、—COOH等含氧官能团,可为化学吸附提供充足的吸附位点和提高BCIA的吸附能力。XPS分析表明:BCIA表面的含氧官能团如羧基(—O—C=O,533.4 eV)、羰基(=C=O,530.6 eV)参与了吸附反应,氧化铁在BCIA吸附As(Ⅴ)的过程中起了关键作用,被吸附到BCIA表面上的砷主要以HAsO^(2-)_4形态存在。

蔗渣炭-镁铁双金属氧化物吸附剂对水中As(V)的吸附研究

采用共沉淀和焙烧法制备蔗渣炭-镁铁双金属氧化物(蔗渣炭-镁铁LDO),对合成的吸附材料进行表征,研究其对吸附As(V)的影响因素。结果表明,在p H=3.0~10时,蔗渣炭-镁铁LDO吸附剂对As(V)的吸附量较高。准2级动力学模型可用于描述其对As(V)的吸附动力学过程,吸附等温线符合Langmuir等温方程,其对As(V)的最大吸附量为25.40 mg/g。蔗渣炭-镁铁LDO受共存K^+、Na^+、Ca^(2+)、Mg^(2+)离子的影响较小,共存Cl^-、NO_3^-、SO_4^(2-)、CO_3^(2-)、HPO_4^(2-)离子影响较大,其影响大小顺序为HPO_4^(2-)>CO_3^(2-)>SO_4^(2-)>Cl^->NO_3^-。材料再生循环利用4次后,对质量浓度20.0 mg/L的As(V)的吸附效率大于90%。

氯化锌造孔甘蔗渣炭的制备及其对Cr(Ⅵ)的吸附性能试验研究

研究了用氯化锌活化甘蔗渣,再在高温下进行炭化制备甘蔗渣炭,考察了活化剂氯化锌浓度、浸渍比、炭化温度、炭化时间对甘蔗渣炭吸附铬离子的影响,采用SEM、FTIR、BET法对氯化锌造孔炭化前后的甘蔗渣进行表征。结果表明:普通甘蔗渣孔隙较少,孔隙表面较平整;氯化锌造孔炭化后,甘蔗渣炭出现大量孔隙,比表面积大大增加,化学结构发生巨大变化,产生新的官能团,对铬离子的吸附效果大大提高;在氯化锌质量分数30%、浸渍比1∶1、炭化温度500℃、炭化时间60min条件下炭化甘蔗渣,然后在废水初始pH=2、Cr(Ⅵ)初始质量浓度50mg/L、氯化锌造孔甘蔗渣炭投加量4g/L、25℃、搅拌速度120r/min条件下吸附120min,铬离子吸附去除率达99.8%,去除效果较好。

负载二氧化锰的磁性蔗渣炭对铅离子的吸附

采用沉淀煅烧—水热法制备了负载二氧化锰的磁性蔗渣炭(MnO_(2)@Fe_(3)O_(4)@SCBC),并通过XRD、FT-IR等对吸附剂进行表征,证明二氧化锰成功负载在Fe_(3)O_(4)@SCBC上。探究了吸附剂质量、初始溶液pH等对MnO_(2)@Fe_(3)O_(4)@SCBC吸附Pb^(2+)的影响,同时,比较研究了Fe_(3)O_(4)@SCBC和MnO_(2)@Fe_(3)O_(4)@SCBC对Pb^(2+)的吸附动力学和热力学。结果表明,在试验条件下,MnO_(2)@Fe_(3)O_(4)@SCBC对Pb^(2+)的吸附量明显优于Fe_(3)O_(4)@SCBC,吸附过程均符合准二级动力学方程和Langmuir等温吸附模型。在吸附时间为10 h、吸附剂质量20 mg、Pb^(2+)初始质量浓度100 mg/L、pH=5.0时,MnO_(2)@Fe_(3)O_(4)@SCBC饱和吸附量为241.33 mg/g。经过10次吸附、脱附试验后,吸附剂仍具有良好的吸附活性及稳定的吸附容量。

海藻酸钠表面功能化磁性生物炭对亚甲基蓝的吸附特性

利用海藻酸钠(SA)表面改性磁性生物炭(SBC),制备海藻酸钠改性磁性炭(Fe_(3)O_(4)@SBC-SA)以提高对亚甲基蓝(MB)的吸附能力。对吸附剂的表观形貌和结构进行表征,并结合动力学、等温线和热力学研究探讨Fe_(3)O_(4)@SBC-SA对亚甲基蓝的吸附特性。结果表明:Fe_(3)O_(4)和SA成功负载到SBC;改性后的Fe_(3)O_(4)@SBC-SA对亚甲基蓝的吸附能力高于SBC;Fe_(3)O_(4)@SBC-SA对亚甲基蓝的最佳吸附pH为7.0,在120min时达到吸附平衡。对实验结果进行模型拟合分析得出,Fe_(3)O_(4)@SBC-SA对亚甲基蓝的吸附过程更符合Langmuir模型和准二级吸附动力学方程,吸附过程主要为单分子层吸附和化学吸附,饱和吸附量达到172.41mg/g。Fe_(3)O_(4)@SBC-SA对亚甲基蓝的吸附机理主要是通过羧基与亚甲基蓝之间的静电引力将亚甲基蓝吸附到Fe_(3)O_(4)@SBC-SA上。该研究对Fe_(3)O_(4)@SBC-SA吸附处理废水中亚甲基蓝具有一定的实际意义。

甘蔗渣生物炭吸附-还原Cr(Ⅵ)的反应研究

以甘蔗渣为原材料,在限氧条件下经600℃碳化制备生物炭RC,经800℃碳化制备生物炭HC,分别研究两者对Cr(Ⅵ)的吸附-还原反应。采用扫描电子显微镜-能谱(SEM-EDS)、比表面积和孔隙分析(BET)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)和拉曼光谱(RS)等对甘蔗渣生物炭表面性质进行表征,从吸附等温线、吸附动力学等角度探讨甘蔗渣生物炭对Cr(Ⅵ)的吸附-还原反应特征及其机理。结果表明:甘蔗渣生物炭具有丰富的孔隙结构和表面活性基团,且随着碳化温度升高,甘蔗渣生物炭表面孔隙度和芳香化程度增加,而含氧官能团OH、C O等相对含量则降低。HC对Cr(Ⅵ)的吸附-还原去除效果最好,总去除量高达117.28 mg·g^(-1),较RC增加了82.42 mg·g^(-1),其中吸附反应的去除量为76.00 mg·g^(-1),比RC增加了67.99 mg·g^(-1)。随着碳化温度升高,生物炭缺陷程度降低,电子传递能力增强。HC对Cr(Ⅵ)的还原量为87.40 mg·g^(-1),较RC增加了57.03 mg·g^(-1)。吸附等温线和吸附动力学拟合结果显示,甘蔗渣生物炭对Cr(Ⅵ)的吸附更符合拟二级动力学模型。Langmuir模型适用于HC对Cr(Ⅵ)的吸附,Freundlich模型适用于RC对Cr(Ⅵ)的吸附。XPS和FTIR分析结果显示,甘蔗渣生物炭对Cr(Ⅵ)的去除机理为静电吸附、还原和络合作用,其中RC、HC吸附作用的相对贡献率分别为22.98%、64.80%,还原反应的相对贡献率分别为87.12%、74.52%,表明甘蔗渣生物炭对Cr(Ⅵ)的去除过程以还原为主。

添加蔗渣生物质炭对农田土壤有机碳矿化的影响

【目的】研究蔗渣生物质炭施用后农田土壤有机碳(SOC)矿化动态,为合理利用有机废弃物资源提供科学参考。【方法】在25℃、100%空气湿度条件下培养100 d,研究生物质炭不同添加量(0.1%、0.5%、1.0%和2.0%,以干土计)下水田和旱地土壤有机碳的矿化特征。【结果】各处理土壤有机碳矿化速率随时间的变化符合对数关系(P<0.01);土壤特性、生物质炭添加量及两者的交互作用对土壤总有机碳矿化有极显著影响(P<0.01);与对照相比,添加低量(0.1%)的生物质炭水田土壤有机碳累积矿化量降低了2.18%,旱地土壤有机碳累积矿化量降低了4.62%;添加低量生物质炭(0.1%和0.5%)对旱地SOC矿化的影响效果更明显,而添加高量生物质炭(1.0%和2.0%)则对水田土壤的影响效果更明显;培养前期生物质炭对水田土壤原有有机碳矿化正激发效应高于旱地土壤,后期对旱地土壤的负激发效应更稳定且维持时间更长。【结论】添加生物质炭不改变SOC矿化趋势。添加低量(0.1%)的生物质炭可抑制SOC矿化、促进SOC的积累。

基于响应曲面中心组合设计的蔗渣炭微波活化制备参数分析与优化

为有效利用农林废弃物、提升生物质炭的制备效益与品质,以微波作为生物质炭的热解能,亚甲基蓝为主要优化指标,基于响应曲面法中心组合设计建立数学模型,分析关键参数对微波加热辅助H_3PO_4改性蔗渣炭亚甲基蓝吸附值的影响,优化蔗渣炭的制备条件。结果表明:最佳制备条件为m(磷酸)/m(蔗渣炭)=1.48∶1,微波活化功率为830W,微波活化时间为26 min时,蔗渣炭亚甲基蓝吸附值为285 mg/g,比理论值高0.7%,说明所建模型可靠。蔗渣炭中孔孔容为1.361 cm^3/g,中孔率为85.3%,属于典型中孔炭,表明微波加热可快速制备富含中孔的蔗渣炭以用于亚甲基蓝等大分子有机物的去除。

不同温度蔗渣基生物炭对辣椒产量及氮肥利用率的影响

通过辣椒田间试验研究在不同的炭化温度下,蔗渣基生物炭对辣椒产量和氮肥利用率的影响。结果表明,炭化温度分别为300、500、700益下蔗渣基生物炭可增加辣椒产量3.5%~11.7%,其中500益蔗渣基生物炭增产11.7%;300、500益蔗渣基生物炭辣椒地上部氮吸收量比全化肥处理分别提高6.3%和16.5%,氮肥利用率分别提高2.4个百分点和6.3个百分点;比习惯施肥分别提高4.9个百分点和8.8个百分点。

蔗渣生物炭对菜心产量和品质的影响

本试验主要利用温室盆栽试验研究了蔗渣生物炭5个不同施用量(施用量为每千克土壤施加0、10、20、40、60 g)对菜心产量及品质的影响,旨在为应用生物炭在菜心种植中达到稳产、增产以及提升品质的目的提供参考。试验结果表明,蔗渣生物炭在一定的施加水平下对菜心的产量和品质具有促进作用。当蔗渣生物炭施加量为40 g/kg时,蔗渣生物炭使菜心鲜重和维生素C含量显著升高,分别达25.18%和6.59%,当蔗渣生物炭施加量为60 g/kg时,蔗渣生物炭使菜心株高、可溶性糖含量和蛋白质含量显著升高,分别为15.64%、37.40%和27.72%。蔗渣生物炭可以施加于菜心以提升菜心的产量和品质,但合适施加量需要根据菜心实际生产来确定。

羟基磷灰石/蔗渣生物质炭对Pb2+的动态吸附性能

针对工业废水中铅的处理,以羟基磷灰石/蔗渣生物质炭为吸附剂,对水中铅进行了吸附实验。根据动态吸附的客观规律,实验研究了pH值、Pb^2+质量浓度、吸附剂用量等对穿透曲线的影响。结果表明:穿透时间(tb)随pH值的变化规律为t b(pH=3.0)<t b(pH=5.0)<t b(pH=7.0);穿透时间随着Pb 2+质量浓度的增加而缩短;穿透时间随吸附剂用量的变化规律为t b(d=0.6 g)>t b(d=0.4 g)>t b(d=0.2 g);穿透时间随着动态虑速的增加而减小。在不同的实验条件下,羟基磷灰石/蔗渣生物质炭对Pb 2+的动态吸附饱和时间为1987 min。采用Thomas模型和Adams-Bohart模型对数据进行处理,初步揭示了羟基磷灰石/蔗渣生物质炭吸附水中铅的规律。在处理某含铅采矿废水时,对铅的去除效果令人满意。

羟基磷灰石/甘蔗渣生物质炭对水中Cd2+的动态吸附研究

以羟基磷灰石/甘蔗渣生物质炭为吸附剂,对水中重金属镉进行了吸附实验。研究了pH值、Cd2+质量浓度、吸附剂质量、动态流速等对穿透曲线的影响。结果表明,穿透时间随着pH值、吸附剂量的增加而增大,随着Cd2+质量浓度、动态流速的增加而缩短。Thomas模型常数(KTH)随着pH值、吸附剂量的增加而增大,随着初始Cd2+质量浓度、动态流速的增加而减小,由Thomas模型拟合计算获得其对Cd2+的饱和吸附量为43.15 mg/g。Adams-Bohart模型常数(KAB)随着初始Cd2+质量浓度、动态流速增加而减小,随着pH值、吸附剂量增加而增大。

甘蔗渣生物炭对水体铬吸附反应研究

【目的】探究甘蔗渣生物炭对铬(Cr)的最佳吸附条件和吸附机理。【方法】在N2保护和350、450、550℃3种温度条件下制备甘蔗渣生物炭,通过扫描电镜(SEM)比较炭化前后甘蔗渣外观的变化,通过批量处理试验研究制备温度、用量、Cr初始质量浓度、吸附时间等因素对甘蔗渣生物炭吸附Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)的影响。【结果】甘蔗渣生物炭孔隙度随制备温度的升高而增大。制备温度越低,对Cr(Ⅵ)去除效率越高,当Cr(Ⅵ)质量浓度和炭用量分别为50 mg/L和15 g/L时,反应7 d后,350℃制备的生物炭对Cr(Ⅵ)的最大吸附量为5.703 mg/g,去除率可达92.39%;制备温度越高,对Cr(Ⅲ)去除效率越高,当Cr(Ⅲ)质量浓度和炭用量分别为75 mg/L和10 g/L时,反应7 d后,550℃制备的生物炭对Cr(Ⅲ)的最大吸附量为9.158 mg/g,去除率达97.06%。甘蔗渣生物炭对Cr吸附等温线可用Langmuir模型拟合,Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)吸附动力学曲线分别符合拟一级和拟二级反应动力学模型。【结论】不同温度下制备的甘蔗渣生物炭对不同价态Cr的吸附具有选择性,其中350℃制备的生物炭对Cr(Ⅵ)的吸附效率最高,而550℃制备的生物炭对Cr(Ⅲ)的吸附效率最高。

甘蔗渣生物炭覆盖处理对河流沉积物中重金属释放的阻控作用

为探究生物炭覆盖对广西车河矿区周边重金属污染河流沉积物中重金属释放的阻控作用,以甘蔗渣为原料制备甘蔗渣生物炭(BBC),通过不同覆盖量研究其对河流沉积物中As、Cd、Pb、Cu、Zn释放的阻控效率,并建立释放动力学模型。结果表明,pH=6.96时,BBC覆盖处理对沉积物中As、Cd、Pb、Cu、Zn的阻控效率随覆盖量增加而加强。当覆盖量为0.5 kg/m 2时,其重金属阻控效率均超过50%;当覆盖量为1.0 kg/m 2时,对Cu的阻控效率达到最高(89.31%)。Elovich方程能较好地模拟BBC覆盖处理沉积物中重金属的释放动力学特征。以上结果表明,在pH=6.96条件下,BBC覆盖对沉积物中As、Cd、Pb、Cu、Zn的释放有较好的阻控作用。

生物炭覆盖处理对受污染河流沉积物中氮磷释放的阻控作用

为明确生物炭覆盖对污染河流沉积物中氮磷释放的阻控效果,选取宜州本地甘蔗制糖尾渣为原料制备甘蔗渣生物炭(BBC),通过室内覆盖试验,研究不同BBC覆盖量对本地矿区受污染河流沉积物中氨氮、硝态氮和总磷释放的阻控作用,并建立释放动力学模型。结果表明:BBC覆盖处理对沉积物中氨氮、硝态氮和总磷阻控效率随覆盖量增加而提高。覆盖量为0.5 kg·m^(-2)时对氨氮、硝态氮和总磷释放阻控效率均超过50%,覆盖量为1.0 kg·m^(-2)时增至最大,分别达到78.98%、74.23%和63.91%。试验建立了氮磷释放动力学模型,R~2均大于0.8,能较满意地反映BBC覆盖处理沉积物中氨氮、硝态氮和总磷的释放动力学特征。以上结果说明在一定条件下BBC覆盖对沉积物中氮磷的释放有较好的阻控作用。