响应面法优化海藻基活性炭制备工艺及其吸附机理

将海藻石莼通过预炭化得到半焦,再用KOH活化制备高附加值产品活性炭。以亚甲基蓝吸附值、碘吸附值为吸附性能指标,探究碱炭比、活化时间、活化温度等单因素对活性炭吸附性能的影响。Box-Behnken设计-响应面法优化活化工艺,亚甲基蓝吸附模型和碘吸附模型的P值均小于0.0001表现出具有极高的显著性,两个模型方程的确定性系数均大于0.99。亚甲基蓝模型的各因素交互影响P值也都小于0.0001,影响极显著;碘模型中各因素对吸附值的影响,活化温度大于碱炭比大于活化时间。通过对模型优化确定最佳工艺参数:碱炭比为2.99、活化时间为44.47 min、活化温度为809.91℃;该条件下的理论亚甲基蓝吸附值为809.91 mg/g、碘吸附值为1 843.11 mg/g。活性炭吸附废水亚甲基蓝的吸附过程符合准二级动力学模型方程。吸附等温线更符合Langmuir模型方程,略优于Freundlich模型方程,随着温度升高活性炭的吸附能力和饱和吸附量下降。     

花生壳及中药渣混合生物炭对铅污染土壤的修复研究

以花生壳和中药渣为原料,于400℃下热解制备生物炭,并将两者按1∶1(w∶w)比例混合作为修复剂用于Pb污染土壤修复,研究发现,土壤总Pb含量为1 000mg·kg~(-1)时,生物炭添加量为5%(w/w)时,土壤pH增加了0.93个单位,有效态Pb含量降低了90%,印度芥菜(Brassica juncea L.)的生物量和株高分别提高了35%和57%,植株中Pb含量减少了83.3%~84.2%。由于根际作用的影响,印度芥菜根际土pH下降了0.43~0.57个单位,这可能会使土壤中的Pb被活化,对生物炭固持Pb的作用产生负效应。然而,研究中发现,在5%的生物炭添加量下,虽然根际土pH下降,但根际土与非根际土的有效态Pb含量无显著性差异,表明在这样的试验条件下,生物炭对土壤中Pb的固持作用占主导。这些研究结果为开发适宜于重金属污染土壤修复的功能生物炭以及生物炭技术建立提供了重要的理论数据。     

鼠李糖脂生物表面活性剂胶束性质研究

在考察鼠李糖脂生物表面活性剂所形成胶束的临界胶束浓度(CMC)及其表面吸附行为的基础上,研究鼠李糖脂胶束直径随溶液浓度、pH、盐度的变化特征以及重金属Cd2+和Pb2+共存时对其胶束直径的影响。结果表明,鼠李糖脂的CMC为0.13mmol·L-1。由于鼠李糖脂分子具有较大的空间体积,在表面吸附层中占据较大的吸附面积,吸附量较小,在CMC时的表面最大吸附量(Γmax)为2.48×10-6 mol·m-2,单个分子占有的最小面积(Amin)较大,达到66.92。在0.2~0.8mmol·L-1的浓度范围内,鼠李糖脂形成尺寸较大的囊泡状胶束,其胶束直径分布在50~300nm范围内,集中于100~180nm,且随鼠李糖脂浓度、溶液盐度的增大和重金属离子的加入而增大;溶液pH对胶束尺寸具有显著影响,最大胶束直径出现在pH为5.5~6.0时。     

磷酸活化茶渣生物炭对铅的吸附性能影响和吸附机理研究

为综合利用工业茶渣,并探明磷酸浓度对生物炭表面特性及铅吸附性能的影响,本文以工业茶渣制备的生物炭为研究对象,通过SEM、FTIR、XPS、XRD等表征手段和吸附动力学、吸附热力学模型拟合等吸附实验研究了不同磷酸浓度下生物炭的表面特性和铅吸附性能。研究表明,当磷酸浓度为50%时生物炭羧基和偏磷酸基团含量最高,不溶性晶体分解最完全,对Pb(II)有最佳吸附性能,最大吸附容量达到188.68 mg·g^-1,且经盐酸解吸后可多次循环使用。其吸附机理主要为表面络合和沉淀。研究结果表明,浓度50%的磷酸对生物炭具有最佳的活化效果,磷酸活化茶渣生物炭对铅具有优异的吸附性能。     

浒苔生物炭对滨海盐碱土Na~+的吸附迁移机制研究

为了解决滨海土壤盐碱度高导致的景观萧条问题,利用限氧热解技术制备浒苔生物炭及利用H_3PO_4改性浒苔生物炭,研究生物炭在盐碱土浸提液、非盐碱土和盐碱土中对Na~+的吸附迁移机制。结果表明,生物炭对Na~+的吸附符合Langmuir吸附模型和准二级动力学方程。10%H_3PO_4(v/v)改性的生物炭(A2)对Na~+的吸附率最大,吸附容量最大为10.03 mg/g,是原始生物炭的2倍。添加5%(w/w)A2可使盐碱土的pH值由7.90～7.98降低至7.21～7.29。生物炭的添加减少了盐分随水分的上移,在植物根区形成相对的低Na~+、低pH区,有利于缓解盐碱对植物的胁迫。H_3PO_4改性后的生物炭增加了比表面积、羧基和羟基等含氧官能团,同时,H~+取代了与-COO-结合的大量金属阳离子,然后被盐碱土的碱性成分消耗,空出的位点又与Na~+结合,降低了土壤盐碱度。故H_3PO_4改性浒苔生物炭有利于改良滨海盐碱土,提高植被的覆盖率。     

柚皮生物炭对土壤中磷吸附能力的影响

以农业废弃物柚子皮为原料,在300和600°C下制备得到2种柚皮生物炭(BC300和BC600)。运用元素分析仪、扫描电镜和比表面积仪对生物炭的理化性质进行表征,同时从吸附动力学以及吸附热力学角度探讨生物炭对土壤磷的吸附能力。结果表明,随制备温度升高,柚皮生物炭芳香性增强,极性减弱。土壤对磷的吸附量随生物炭施加量增加而降低,且添加BC300的土壤对磷的吸附量高于添加BC600的土壤。准二级动力学方程和Freundlich等温方程可较好描述添加生物炭土壤对磷的吸附动力学和吸附等温行为。热力学计算结果表明,添加生物炭土壤对磷的吸附是吸热和熵增加的自发过程。柚皮生物炭可减少土壤对磷的固定,提高土壤磷的有效性,对于改良土壤具有一定的潜力。     

活性污泥和颗粒污泥生物吸附废水中Pb~(2+)的对比研究

采用序批式实验,分别以活性污泥和颗粒污泥为吸附材料,考察接触时间、pH等因素对废水中Pb2+生物吸附效果的影响.结果表明,活性污泥和颗粒污泥对低浓度Pb2+(0～20 mg/L)能在30 min内达到吸附平衡,当Pb2+浓度在20～100 mg/L时,浓度越低,达到平衡时间越快,以被动吸附为主.在Pb2+低浓度条件下(0～20 mg/L),初始pH为4～5时,Pb2+的去除率达99%以上,且初始pH值是影响活性污泥和颗粒污泥生物吸附Pb2+的重要因素.活性污泥和颗粒污泥对Pb2+的生物吸附符合朗缪尔(Langmuir)方程,在pH为4及25 ℃下,活性污泥饱和吸附量为59.88 mg/g,颗粒污泥饱和吸附量为80.65 mg/g.因此,活性污泥和颗粒污泥可作为有效的生物吸附剂处理低浓度(0～20 mg/L)含铅废水,且颗粒污泥比活性污泥的生物吸附效果好.     

壳聚糖/蒙脱土插层复合物对活性红染料的吸附热力学研究

采用溶液插层法,利用壳聚糖和蒙脱土制备了壳聚糖/蒙脱土插层复合物,使用红外光谱和X-射线衍射分析对其结构进行了表征;以此复合物为活性红染料RR136的吸附剂,考察了复合物中壳聚糖与蒙脱土的摩尔比、染料溶液pH值和浓度、吸附温度及吸附剂用量等因素对吸附性能的影响。结果表明,吸附反应的最佳条件是以壳聚糖与蒙脱土摩尔比为5∶1的插层复合物为吸附剂,反应温度20℃,RR136溶液pH为3。壳聚糖/蒙脱土插层复合物对活性红染料的吸附更符合Langmuir模型,吸附热力学参数ΔGo、ΔHo和ΔSo值分别为-3.338kJ·mol-1(30℃),-37.98kJ·mol-1和-114.77J·mol-1·K-1,表明壳聚糖/蒙脱土插层复合物对活性红染料的吸附是自发的、以物理吸附为主的放热反应。     

壳聚糖改性吸附剂的制备及其吸附性能研究

利用壳聚糖与香草醛反应生成的希夫碱壳聚糖(VCG),通过在其一级羟基上进行交联,制备出壳聚糖缩香草醛螯合树脂(S-VCG)。用红外光谱对其结构进行表征,并研究其对重金属离子Cu2 和Pb2 的吸附特性。结果表明:壳聚糖缩香草醛螯合树脂(S-VCG)对Cu2 的平衡吸附时间4h,最大吸附量的pH≈3.2,吸附量约为43.1mg/g,对Pb2 平衡吸附时间5h,最大吸附量的pH≈4,吸附量约为110mg/g。S-VCG具有较强的抗酸性。     

酸碱度和两种金属离子对棕壤吸附五氯酚的影响

通过静态吸附实验,研究了酸碱度(pH)、两种重金属离子(Pb2+、Cd2+)单独及共同作用对棕壤吸附五氯酚(PCP)的影响。结果表明,棕壤对PCP的吸附量随溶液pH的升高而降低,且随Pb2+和Cd2+浓度的升高,吸附呈先下降后升高的趋势,Freundlich模型能较好的描述棕壤对PCP的吸附行为,吸附呈非线性。pH=4.0~5.9范围时,Pb2+促进棕壤对PCP的吸附,pH=5.9~10.0范围时,Pb2+抑制其吸附;pH=4.0~8.8范围时,Cd2+抑制棕壤对PCP的吸附,pH=8.8~10.0范围时,Cd2+促进其吸附。傅里叶变换红外光谱及紫外-可见光谱分析进一步表明,溶液中PCP与金属离子形成了复合离子(PCP-Me+),PCP-Me+的稳定常数以及金属离子和PCP的形态变化明显影响棕壤吸附PCP,离子强度的变化对PCP的吸附也有一定的影响。     

偕胺肟基聚丙烯腈/蒙脱土纳米复合材料海水铀的吸附规律研究

采用偕胺肟化聚丙烯腈/蒙脱土(APAN/MMT)复合纳米吸附材料对海水中的铀进行吸附,考察了吸附条件对APAN/MMT吸附铀量的影响,并对APAN/MMT吸附铀的动力学和热力学进行了探讨.结果表明:铀初始浓度、溶液温度较高、采用磁力搅拌吸附方式有利于吸附速率的提高,溶液pH对吸附性能有一定的影响,在pH为5时,平衡吸附...     

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。     

表面活性剂对辛基酚在海洋沉积物上吸附行为的影响

本文系统地研究人工海水(ASW)中,3种不同类型表面活性剂(十六烷基三甲基溴化铵,CTAB,阳离子表面活性剂;十二烷基苯磺酸钠,SDBS,阴离子表面活性剂;吐温20,Tween20,非离子表面活性剂)存在时辛基酚(OP)在海洋沉积物上的吸附行为.结果表明海洋沉积物中的有机质含量与海洋沉积物吸附OP的能力有着显著的正相关性.在表面活性剂浓度为0～10 mg· L-1时,3种表面活性剂对OP在海洋沉积物上的吸附都有促进作用,其促进作用由强到弱顺序依次为:CTAB＞T ween20＞ SDBS.在表面活性剂浓度从0增加到120 mg·L-1,相同浓度的OP(4mg·L -1)在海洋沉积物上的吸附行为变化中,CTAB使OP的吸附量增加较快,当CTAB浓度大于40 mg·L-1时溶液中未吸附的OP浓度低于检测限;SDBS使OP在海洋沉积物上的吸附量先快速增加、后趋于平稳;Tween20使OP在海洋沉积物上的吸附量先增加后减小,吸附量达到最大值时Tween20的浓度与其临界角束浓度浓度(CMC)相接近.     

热致死小球藻生物富集Cr3+的研究

研究了热致死小球藻对微量Cr^3 的生物吸附富集和机理。结果表明，培养72h左右的热致死小球藻吸附富集Cr^3 的能力最强；当pH为4．5—5．0，藻浓度为1—2g／L时，死体藻对Cr^3 有较好的生物吸附作用；随着Cr^3 浓度增加，单位质量藻的Cr^3 吸附量呈上升趋势，但其Cr^3 吸附率却急剧下降。热致死小球藻对Cr^3 的吸附可以用Freundlich模型描述，拟合方程为：q＝5．3369C11/2.6295，R^2＝0．9974；在生物吸附的起始阶段，藻体对Cr^3 的吸附较快，40min左右时藻体达到最大吸附量。     

滨海砂土对可溶性油的吸附作用和影响因素研究

在现场自然地理、水文地质条件调查的基础上,对青岛海水浴场采集砂和海水样品进行主要物理化学性质分析,探讨吸附机理的影响因素,通过吸附试验建立砂样对可溶性油吸附的动力学方程和吸附等温线,经过批量试验确定温度、盐度和pH值对吸附量的影响。研究结果表明,砂土对可溶性油吸附的平衡吸附量为90~110 mg/kg,吸附平衡时间为14~16 h,符合Henry型直线等温物理吸附。对等温式进一步分析发现,当水相中可溶性油浓度低于一定数值时,不但不产生吸附,反而会使污染沙滩上的残留油分释放出来,造成二次污染。     

汛期黄河下游悬浮颗粒物粒度分布及其对铜离子的模拟吸附研究

为跟踪2004年6月19日至7月13日实施的黄河第三次调水调沙工程,2004年7月21日于东营胜利黄河大桥站位采集水样。对黄河下游悬浮物浓度、粒度分布进行了分析。结果表明,当天本站位悬浮物质量浓度为1.43 g/L,悬浮颗粒物粒度在63μm以下部分累积分布占99.3%。作者模拟汛期黄河下游河水的悬浮物浓度、年平均水温及pH,研究悬浮物对重金属Cu2 的吸附规律,并探讨了悬浮物浓度及盐度对吸附的影响。Cu2 在水体中会由于水解、絮凝、沉淀、络和等损失一部分,在研究吸附时对此部分进行了扣除。水体悬浮颗粒物对重金属Cu2 的吸附等温线吸附符合Langmuir方程。随悬浮物浓度的增加,其对Cu2 的吸附容量增大,吸附量减小。悬浮物浓度、pH一定时,在盐度为0~5时,吸附量随盐度的升高而迅速降低,当盐度在5~25时,吸附量基本不变。     

掺杂氮、硫的石墨烯材料对磺胺类抗生素的吸附行为

水环境中抗生素污染日益严重。本研究制备了掺杂氮、硫的新型石墨烯材料(GO-NS),研究了其对磺胺类抗生素(Sulfonamides,SAs)的吸附和去除能力,并阐明吸附机制。研究发现,GO-NS对SAs的最大吸附量达100.26 mg·g^-1,吸附能力优于多层石墨烯(Multilayer graphene,MG)和还原氧化石墨烯(Reduced graphene oxide,rGO)这两种传统石墨烯材料。疏水作用和氢键作用是GO-NS吸附SAs的主要机理。相比于MG和rGO,GO-NS适用的pH范围最广,在pH=2~10范围内均具有较强的吸附效果,并且离子强度和腐殖酸(Humicacid,HA)的加入提升了GO-NS的吸附性能。此外,GO-NS仅通过短时间超声可实现有效的剥离分散,使吸附量增加。故该新型石墨烯材料GO-NS具有优越地吸附SAs的能力和广泛的环境适应性,可作为治理水环境中SAs污染的一种有效吸附剂。     

长江口邻近海域沉积物对磷的吸附作用初步研究

选取长江口邻近海域的沉积物风干研磨后筛分为4个不同粒度的样品(40~80目,80~100目,120~200目及200目以下),考察粒度及磷浓度对动力学吸附的影响,比较了处理方式、介质pH及所含腐殖酸HA对等温吸附的影响。结果发现:(1)沉积物对磷的吸附可用伪二级动力学方程描述,沉积物粒度越小、初始磷浓度越大,对磷的吸附速率越大;(2)等温吸附曲线可用Langmuir-交叉型等温式拟合,磷的吸附量随粒度减小而增加。沉积物经HCl处理之后,对磷的吸附能力增强,沉积物对磷的吸附量与介质中HA的浓度正相关,pH对沉积物吸附磷的影响较为复杂,"稳定pH范围"约为7~9。     

固定化海藻吸附金属离子的影响因素

研究了固定化海带吸附含铜、镉溶液过程的影响因素,结果表明,在pH为3.0~5.0时对Cu2+保持高的吸附率,在pH为4.0时对Cd2+的吸附率达到最大.随着Cu2+,Cd2+金属离子初始浓度的降低,吸附率有所降低.对Cd2+的吸附率均随着温度的升高而变大.随着吸附剂浓度的增大,对Cu2+,Cd2+的吸附率逐渐升高,与此相反,对Cu2+,Cd2+的吸附量则逐渐减小.粒径对Cu2+的吸附率影响较小,对Cd2+的吸附率有较明显的变化.     

“MgO/AC”复合材料对水溶液中Cu~(2+)和Cr(Ⅵ)的吸附性能研究

用造纸草浆黑液和氯化镁为原料制得氧化镁/活性炭("MgO/AC")复合材料,分别测定了该复合材料对水溶液中Cu2+与Cr(Ⅵ)的脱除性能。Cu2+的吸附随pH值的升高而增大,pH=3时基本达到平衡;在实验考察的pH范围内(1~8),Cr(Ⅵ)的吸附呈单调递减趋势。动力学拟合结果表明,"MgO/AC"复合材料对Cu2+和Cr(Ⅵ)的吸附过程均符合伪二级动力学方程;两过程的吸附速率均随吸附温度的升高而增大,表现为吸热吸附;吸附活化能Ea分别为50.19,51.42 kJ.mol-1;"MgO/AC"复合材料对Cu2+的吸附优于对Cr(Ⅵ)的吸附。Cu2+在"MgO/AC"复合材料上的吸附过程用Langmuir模型描述更为合适,在293~323 K范围内,Cu2+的饱和吸附量为19.46~90.91 mg.g-1;Cr(Ⅵ)的吸附过程则更符合Freundlich模型。