多种铁改性和未改性生物炭对模拟地下水中六价铬的去除

为了研究不同类型的生物炭对模拟地下水中去除Cr（Ⅵ）的影响，选用杨木、柳木、桃木和松木为原料，分别在300℃和600℃热解温度下，制备不同粒径、经氯化铁改性的和未改性的20种生物炭，设计了一系列批实验，探究不同种类的生物炭对模拟地下水中Cr（Ⅵ）的去除效果；并采用傅里叶变换红外光谱（FTIR）和X射线近边吸收光谱（XANES）研究了生物炭去除Cr（Ⅵ）的机理。结果表明：在300℃下热解制成的改性生物炭，对Cr（Ⅵ）去除率均达到了99.0%以上；和粒径2 mm的生物炭相比，粒径<0.5 mm的生物炭对Cr（Ⅵ）有更好的去除效果；拟一级动力学方程较好地描述了300℃热解温度下杨木铁改性生物炭（FeCl3BC300Y）对Cr（Ⅵ）的去除过程。XANES分析结果表明，FeCl3BC300Y中的铬以三价的形态（Cr（Ⅲ））存在，FTIR分析表明羟基和羧基参与了Cr（Ⅵ）的去除。生物炭通过氧化还原和络合作用去除Cr（Ⅵ）。铁改性生物炭有望作为可渗透反应墙的填充材料，成为修复Cr（Ⅵ）污染地下水的新型材料。     

高温与冻融循环对水热炭和生物炭吸附污染物的影响

将农林废弃物通过不同碳化方式制备成水热炭或生物炭,用于土壤改良和环境污染修复,是当前研究和应用的热点领域.由于受到不同自然条件的长期影响,如环境温度变化,水热炭和生物炭会发生老化作用,从而影响其对污染物的吸附能力,因此,评估老化作用对碳化材料吸附能力的影响是一个重要的科学问题.采用高温和冻融循环2种加速老化方式模拟自然...     

腐植酸改性强化磁铁矿吸附水体中铅镉的实验研究

磁铁矿是一种绿色廉价的矿物材料,对水体中重金属离子具有良好的吸附性,但吸附容量低,选择性差,易团聚,通过改性可以克服该缺点并提高其吸附性能。本文以腐植酸为改性剂,采用常温水相反应制备了腐植酸改性磁铁矿吸附材料。通过傅里叶红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)表征研究其表面形貌和微观结构。采用静态平衡实验考察了pH、吸附时间等因素对铅、镉吸附性能的影响,探讨了吸附动力学规律,拟合了吸附等温线。结果表明:腐植酸上的羧基、羟基被成功地接枝到了磁铁矿表面。在室温下,溶液初始pH对Pb~(2+)的吸附率几乎无影响,对Cd~(2+)的影响较大,当pH=7时,Pb~(2+)和Cd~(2+)吸附率均达到了95%。对初始质量浓度为10mg/L的Pb~(2+)、Cd~(2+)最佳吸附平衡时间为360min,吸附过程符合准二级动力学方程。吸附等温线实验得到的竞争吸附顺序为Pb~(2+)Cd~(2+),由Langmuir等温吸附模型得到Pb~(2+)、Cd~(2+)饱和吸附容量分别为39.27mg/g、28.95mg/g,显著大于磁铁矿的饱和吸附容量,表明磁铁矿经腐植酸改性后增强了对水中铅镉的吸附能力。     

多孔有机聚合物/壳聚糖复合材料的制备及其对Hg(Ⅱ)吸附性能探究

特定多孔结构和杂原子掺杂的吸附剂对提高重金属离子的吸附性能具有重要意义。传统的多孔有机聚合物材料大多在溶剂中合成,且为粉末状的形式,但在合成方法优化和实际应用便捷性方面仍有一定的发展空间。本文针对水体中的汞污染,采用简单快速的机械研磨法以1,3,5-三醛基间苯三酚(Tp)和硫脲(TU)制备硫掺杂的多孔有机聚合物(TpTU)与壳聚糖(CS)复合材料TpTU@CS。采用X射线衍射光谱、N2吸附-解吸和傅里叶变换红外光谱等技术对TpTU@CS复合材料进行表征。通过扫描电镜证实了TpTU@CS复合材料的多孔结构。由于在分子网络中引入了-C=S-基团,合成的TpTU@CS在水溶液中对Hg(Ⅱ)具有更高的吸附选择性和亲和力,吸附容量高(249.21mg/g),吸附动力学快(10min)。通过表征分析得出,TpTU@CS捕获Hg(Ⅱ)的主要机制是C=S中S与Hg的键合以及C-N与Hg(Ⅱ)的配位相互作用。与其他研究相比,TpTU@CS具有优异的吸附性能,且具有易于处理和可回收利用的优点。同时,该复合材料TpTU@CS对于Hg(Ⅱ)低浓度污染的实际水样和高浓度的加标水样,均具有较高的去除能力,去除率可...     

土壤中铅铜锌镉的吸附特性

以徐州王庄矿（WZK）、奎河（KH）、背景-1（BG-1）和背景-2（BG-2）等4个土壤样品为供试对象，加入不同浓度梯度的铅、铜、锌、镉离子，通过静态实验研究了铅、铜、锌、镉的吸附特性。结果表明，土壤对4个重金属的吸附量与加入到土壤中的重金属离子浓度呈正相关性，它们之间大部分满足线性相关关系。在4个土壤样品中加入铅、铜、锌、镉离子的初始浓度比为10：10：10：1时，平衡浓度为Czn〉Ccu〉CPh〉Ccd，吸附量为Scd〉SPh〉Scu〉Szn，4个土壤样品对铅、铜、锌、镉离子的吸附能力依次为WZK〉KH〉BG-2〉BG-1。在所选实验条件下，土壤对铅、铜、锌、镉的吸附能力受土壤中铅、铜、锌、镉的含量、土壤有机质含量、阳离子交换量、土壤饱和含水量和土壤的pH值影响较大。     

氮硫共掺杂生物炭活化过硫酸盐去除地下水中难降解有机污染物的效能研究

针对水环境中2,4--二氯酚(2,4--DCP)污染,笔者以水稻秸秆为生物炭前驱体,硫脲为双原子掺杂剂,通过高温热解工艺制备了高效吸附和催化性能的氮硫共掺杂生物炭(NSBC),用于活化过一硫酸盐(PMS)降解2,4--DCP,并对其进行表征。结果表明,双原子掺杂显著提高了生物炭材料的比表面积、氧化还原活性和活性位点,如含氧官能团和氮、硫官能团。在最佳条件下,NSBC具有高效的催化能力,5 min内2,4--DCP的降解率为95.30%。NSBC/PMS体系(0.542 min^-1)的降解速率常数是BC/PMS体系(0.197 min^-1)的2.7倍。此外,在较宽的pH值范围内NSBC仍具有较好的催化性能。电子自旋共振和猝灭实验分析表明,活化PMS生成的¹O₂和·O^-₂作为2,4--DCP的降解过程的主要活性氧物种(ROS)。     

铀矿物和含铀矿石中铀价态比值的X射线光电子能谱分析

在应用Ｘ射线光电子能谱对铀氧化物中铀价态比值定量分析的基础上，研究了对铀矿物和含铀矿石中铀价态的测量方法。结果表明，从含铀量０．９％－７２％的样品测得的Ｕ４＋／Ｕ总的比值与化学方法的结果相符。其分析误差能满足铀矿地质研究的需要。     

中高热解温度下秸秆基生物炭对铅、镉的吸附特性研究

【研究目的】热解温度和原材料对秸秆基生物炭吸附重金属性能的影响。【研究方法】本文以玉米秸秆和水稻秸秆作为原料,在限氧条件下,通过热解法于中温(450℃)和高温(600℃)下制备秸秆基生物炭S450、S600、Y450和Y600,研究不同类型生物炭的材料表面特性差异及对溶液中Pb²⁺、Cd²⁺吸附特性的影响。【研究结果】结果表明,热解温度对生物炭理化性质影响明显,随着热解温度的升高,产率下降,碳元素含量增大,氮、氢和氧元素含量有所降低,而且比表面积、总孔体积和平均孔径均有所减小。4种秸秆基生物炭对Pb²⁺和Cd²⁺的吸附以化学沉淀反应为主,随着热解温度的升高,生物炭对Pb²⁺、Cd²⁺的吸附量和吸附速率也随之增大,而且玉米秸秆生物炭对Pb²⁺、Cd²⁺的吸附量明显高于水稻秸秆生物炭的吸附量。【结论】4种生物炭对溶液中Pb²⁺和Cd²⁺的吸附分别为多层吸附和单分子层吸附,而...     

邯郸-峰峰矿区不同变质程度煤中有机氮的赋存形态

氮是煤中的常见元素之一,煤中氮的赋存形态多样且随煤阶发生变化。以邯郸-峰峰矿区为例,利用X射线光电子能谱（XPS）实验,研究不同变质程度煤（R_ran=1.08%~3.67%）中有机氮的赋存形态,探讨煤中各形态有机氮相对含量随煤阶的变化规律。结果表明：按N 1s XPS谱图分峰峰值的结合能可将煤中氮的形态归为N-6、N-5、N-Q和N-X四种;研究区煤中N-5的相对含量最高,且随着煤阶的增高而降低;N-Q的相对含量随着煤阶的增高而增高;煤中N-6的相对含量随煤阶呈“增-减-稳”的变化规律;N-X的相对含量为9.1%~35.1%,其与煤阶关系不明显;在煤阶R_ran=1.08%~1.47%的范围内,煤的N 1s XPS谱图中缺失N-Q分峰,表明褐煤中相对含量最高的质子化吡啶氮在此阶段已几乎全部去质子化而转化为吡啶氮。不同变质阶段氮的赋存形态变化特征对燃煤发电及煤化工领域煤化学参数选取提供参考。     

生物炭负载纳米零价铁对地下水中六价铬的修复效果和影响因素研究

纳米零价铁（nZVI）存在易团聚、钝化和迁移性差等问题,影响对六价铬[Cr(VI)]污染地下水的原位修复效果。为了开发一种低成本、绿色的nZVI改性材料,以球磨生物炭（BC）为载体负载nZVI,构建了nZVI@BC反应体系,再利用羧甲基纤维素（CMC）稳定nZVI@BC,合成了一种新型高效、抗钝化纳米级别的修复材料CMC-nZVI@BC。对改性前后的nZVI进行表征分析,探究了材料添加量、Cr(VI)初始质量浓度、初始pH值、温度及地下水化学组分对CMC-nZVI@BC去除Cr(VI)的影响,并阐明去除Cr(VI)的机理。得出如下结论：（1）铁碳质量比为2∶1时的nZVI@BC对Cr(VI)的去除效果最好, 3 h内0.6 g/L CMC-nZVI@BC对50 mg/L Cr(VI)的去除率达99.9%,表现出较高的去除Cr(VI)的速率和能力;（2）去除Cr(VI)的主要机制是通过还原和沉淀反应;（3）在pH值2～10范围内,pH值对去除Cr(VI)有显著影响,温度影响较小;（4）${\mathrm{SO}}_4^{2-}$的存在促进了Cr(VI)的去除,而${\mathrm{HCO}}_3^{-} $、${\mathrm{NO}}_3^{-} $、Ca2+、Mg2+和腐殖酸对Cr(VI)的去除均有不同程度的抑制作用。这些结果表明,CMC-nZVI@BC可以作为有效去除Cr(VI)的原位修复药剂,为nZVI在地下水原位修复的应用提供了依据。     

漆酶和生物炭固定化海藻酸铜球对亚甲基蓝染料的去除效果实验

染料废水中存在着大量的亚甲基蓝污染物,本文以具有良好生物相容性的海藻酸铜(CA)为载体,采用包埋的形式制备漆酶和生物炭固定化海藻酸铜球(Lac-BCA),对亚甲基蓝染料进行去除研究,并探讨酶的加载特性与稳定性。实验结果表明：与游离漆酶相比,固定在CA上的漆酶在pH(3～7)和温度(10～80℃)工作范围内,具有更强的稳定性,其在4℃的条件下储存15 d,仍具有79.4%的活性;Lac-BCA对15 mg/L的亚甲基蓝在8 h的去除率达到了100.0%,且在重复利用5次后,该复合材料对亚甲基蓝的去除率稳定保持在93.4%;另外,由于高吸附性的生物炭以及漆酶的加入,相比于CA, Lac-BCA对15 mg/L的亚甲基蓝溶液去除率从46%提升至100%。     

磁性生物炭基Bi2WO6光催化去除水中四环素和Cr(Ⅵ)的性能与机制

为实现水环境中抗生素和重金属的高效去除,采用水热法构筑了一种集高效吸附性、可见光催化性以及磁回收性于一体的磁性生物炭基钨酸铋光催化剂(BC@ZFO/BWO)。实验结果表明,磁性生物炭(BC@ZFO)掺杂量的质量分数为25%时,BC@ZFO/BWO的吸附性能和光催化活性最佳,在120 min内,对20.00 mg/L四环素(TC)吸附率为58.38%;在光反应60 min内,对20.00 mg/L TC和Cr(Ⅵ)去除率分别为95.36%和98.04%。ESR测试结果表明,在光催化反应过程中·O^-₂和·OH发挥了主要作用。重复利用实验表明,质量分数为25%的(BC@ZFO)/BWO具有良好的稳定性与磁回收性。可见,相比于传统的钨酸铋光催化剂,BC@ZFO/BWO光催化复合材料的构建,提升了光催化剂对水中有机污染物和重金属的氧化还原能力,为水污染修复和粉末催化剂的回收提供了新思路。