PEI功能化秸秆生物炭对水中Cr 6+的吸附性能

选取玉米秸秆为原料, 经过缺氧炭化制备玉米秸秆生物炭, 并以聚乙烯亚胺(PEI)负载于生物炭表面, 制备PEI功能化秸秆生物炭, 研究了其对水中Cr ⁶⁺的吸附性能和机理. 结果表明, 在吸附剂添加量相等条件下, PEI碱性生物炭(PBC)对Cr ⁶⁺的吸附效率明显高于PEI酸性生物炭(HBC)和原始生物炭(CBC). PBC对水中Cr ⁶⁺的最大吸附量为386.3 mg/g, 吸附平衡时间为300 min; 当pH=2.0左右时, 对Cr ⁶⁺的吸附效率最大达到95.94%. 因此, PBC可作为一种高效去除水中Cr ⁶⁺的吸附剂.     

核桃青皮制备高含氧量多孔炭及其对Ni2+的吸附性能

以核桃青皮为原料, 先用水热法制备其炭前驱体, 然后以不同的温度活化得到生物质炭(HBC_x). 采用扫描电子显微镜(SEM)、 傅里叶变换红外光谱(FTIR)、 氮气吸附-脱附仪(BET)和X射线光电子能谱(XPS)等手段对HBC_x进行了表征, 并考察其对废水中高浓度和低浓度Ni²⁺的吸附性能. SEM和BET表征结果表明, 大量的大孔(约2 μm)均匀地分布在HBC_x上, 其具有分级多孔结构, 当活化温度为800 ℃, 所得HBC₈₀₀的比表面积为 94 m²/g, 平均孔径为4.07 nm; 炭材料表面含氧和含氮官能团丰富, 氧含量(摩尔分数)高达21.24%, 可与Ni²⁺发生离子交换或共沉淀, 这些基团有利于吸附过程的进行. 所制备的多孔炭对废液中低浓度的Ni²⁺去除率接近100%, 表现出优异的吸附性能. Langmuir等温模型能很好地描述了HBC_x对Ni²⁺的吸附过程, 为单分子层吸附, HBC₈₀₀对Ni²⁺的最大理论吸附量高达127.39 mg/g. 拟二级吸附动力学模型可以更好地反映吸附过程, 吸附速率主要由化学吸附所控制. 固定床动态吸附结果表明该材料有优异的工业应用前景.     

不同热解温度下制备的磁性生物炭对罗丹明B的吸附性能

以水稻秸秆为原材料,采用一步磁化碳化法,于550、600、650和700℃下进行限氧裂解,制备出4种高效易分离的磁性生物炭(MBC-550、MBC-600、MBC-650和MBC-700)。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、比表面孔径分布分析仪(BET)和傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)对其理化性质进行了表征,探究了不同温度对其结构性质和吸附性能的影响。而后研究了MBC对罗丹明B(RhB)的吸附动力学、吸附等温线,并考察了pH值和金属阳离子(Na⁺、Fe³⁺、Mg²⁺和Cu²⁺)对吸附性能的影响。结果表明,随着热解温度升高,MBC的比表面积和孔容积增大,MBC的吸附性能受温度影响显著。在30℃时,4种不同热解温度制备的MBC对RhB的平衡吸附量分别为35.696、36.962、53.118和54.810 mg/g。4种MBC对RhB的吸附均符合伪二级动力学方程,表明MBC对RhB的吸附受多种因素影响;采用Langmuir与Freundlich方程对等温吸附结果进行拟合,吸附等温...     

用玫瑰茎制备多孔炭及其水溶液中对铬(Ⅵ)的吸附研究

以玫瑰茎为原料,制备了多孔炭材料,并将其应用于含Cr(VI)的污染水净化。研究结果表明,用玫瑰茎制备的炭材料具有多孔结构,且具有较高的比表面积。应用EDS分析和傅立叶红外光谱分析进一步证明了该炭材料具有含氧官能团活性位点,是一种潜在的吸附材料。将其应用于含Cr(VI)污染水净化研究结果表明,净化过程符合准二级动力学,最大吸附量可达344.83 mg/g,明显高于市售污水净化用炭材料Norit CGP(最大吸附量305.81 mg/g)。这种炭材料有望成为性能优异的含Cr(VI)污水的净化剂。     

改性核桃壳生物炭对模拟水样中Pb(Ⅱ)的吸附性能研究

该文利用改性核桃壳生物炭对水中Pb(Ⅱ)进行吸附研究,探究了吸附剂投加量、pH值、接触时间、金属离子初始浓度和温度对吸附性能的影响,并对改性前后核桃壳的吸附性能进行了比较。Pb(Ⅱ)初始浓度为100mg/L时,在298K下,当pH值为5.0、投加量为7g/L、以180r/min振荡吸附2h,改性吸附剂CMBC的平衡吸附量为14.23mg/g,吸附率可达99.58%。吸附过程可用Langmuir等温吸附方程描述,且符合准二级动力学模型,是吸热且混乱度增加的自发过程,结果表明,改性核桃壳生物炭的吸附率较未改性时提高了27.21%,用解吸剂对CMBC进行5次吸附-解吸循环后,其对Pb(Ⅱ)的吸附率仍在90%以上,说明CMBC具有良好的吸附性能和再生能力。     

负载氯的分级多孔炭制备及其脱汞性能的研究

以纳米碳酸钙为模板,水稻秸秆为碳前驱体,采用共热解法制备了负载氯的分级多孔生物质炭。在模拟烟气条件下,利用固定床实验台架研究了生物质碳材料对烟气中的单质汞（Hg⁰）的脱除性能。采用扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、N₂吸附-脱附（BET）、程序升温脱附（Hg-TPD）以及X射线光电子能谱（XPS）等方法对材料进行表征。结果表明,盐酸浸渍不仅可去除模板产物生成多孔结构,并且有效地将氯负载到材料表面。负载氯的分级多孔炭B1C1-Cl2的比表面积和总孔容分别达到398.1 m²/g和0.4923 cm³/g。在120℃,空速（GHSV）为225000 h^-1时,脱汞效率可达95%。多孔结构有利于气体扩散,高比表面积为材料提供了更多的反应位点,微孔-介孔内表面上的C-Cl共价键为脱汞的主要化学吸附活性位点。     

烟梗基多孔炭的制备及其磺胺二甲基嘧啶吸附性能研究

磺胺二甲基嘧啶(SMZ)的大量使用会对生态环境产生不利影响,并导致耐药菌的产生,对人类健康构成重大风险。以烟梗为原料的生物炭具有价格低廉、绿色环保等优势,可用于SMZ的吸附。本文以草酸钾与碳酸钙为二元活化剂,制备了性能优异的多孔炭材料(TS-PC-800),具有最大的平衡吸附容量(852.4 mg/g)。当SMZ溶液pH为;3-6时,多孔炭具有良好的吸附性能,当pH为7-9时,其吸附性能显著下降。等温吸附实验和吸附动力学研究结果表明,TS-PC-800对SMZ的吸附符合Langmuir模型,吸附过程符合伪二阶动力学模型。在T=318 K,SMZ溶液初始浓度C₀=200 mg/L时,其理论饱和吸附量Q_m=1121 mg/g,且10 min左右能快速达到吸附平衡。循环实验表明TS-PC-800具有良好的稳定性和再生性能,经过4次循环,吸附量仍可达781 mg/g。     

新型薄膜扩散梯度技术定量采集高盐度水体中的铵离子

设计了一种基于铁氰化钴钠的新型薄膜扩散梯度(DGT)被动采样装置, 将其应用于高盐度水体中铵离子的定量采集. 采用双滴加法制备铁氰化钴钠, 并利用扫描电子显微镜(SEM)、 X射线衍射(XRD)仪和氮气吸 附-脱附测试对其表面形貌、 晶体结构和孔结构特征进行表征. 研究了铁氰化钴钠对铵离子的吸附速率和吸附容量. 建立了以琼脂糖凝胶为扩散相、 铁氰化钴钠为结合相的DGT被动采样装置. 研究了采集时间、 水体pH值和共存阳离子对基于铁氰化钴钠的DGT技术采集铵离子的影响. 实验结果表明, 铁氰化钴钠吸附铵离子在60 min时基本达到了吸附平衡; 当铵离子初始浓度为300 mg/L时其吸附容量为90 mg/g. DGT装置结合铵离子的质量随着布置时间的增加呈现线性增长(0~24 h, r²=0.994). 当pH=4~8, Na⁺浓度为0~10000 mg/L, K⁺浓度为0~25000 mg/L, Mg²⁺浓度为0~20000 mg/L, Ca²⁺浓度为0~25000 mg/L时, DGT装置累积的铵离子质量没有明显的变化. 实验结果表明, 使用基于铁氰化钴钠的DGT装置可以准确有效地采集高盐度水体中的铵离子.     

五乙烯六胺改性金属有机骨架材料MIL-101(Cr)对CO_2的吸附性能

采用溶剂热法合成金属有机骨架材料MIL-101(Cr),用回流法将五乙烯六胺(PEHA)负载到MIL-101(Cr)孔道中的不饱和金属位点上,使用扫描电镜、粉末X射线衍射、氮气物理吸附、元素分析和傅里叶变换红外光谱等表征手段考察材料的结构和形貌,测试氨基改性前后的MIL-101(Cr)在25℃、不同压力下对CO_2的吸附效果。结果表明,负载0.24 m L五乙烯六胺后的MIL-101(Cr)对CO_2的吸附效果最好,在25℃、常压下对CO_2的饱和吸附量可达58.944 mg/g,相比未负载五乙烯六胺的MIL-101(Cr)吸附量(CO_2饱和吸附量为44.208 mg/g)增加了33%。随着吸附压力的增加,MIL-101(Cr)和0.24PEHAM IL-101(Cr)对CO_2的饱和吸附量逐渐增加,当吸附压力为1.1 MPa时,两者的吸附量分别为1 147.59和1 256.74 mg/g,表明该类材料在高压下对CO_2有着良好的吸附效果。     

木质素炭与ZSM-5联合催化热解木质素制备芳烃实验研究

为了提高木质素催化热解所得芳烃的产率,本研究以碱木质素为原料,在碱木质素炭和ZSM-5的二元催化体系下进行快速热解实验,选取催化剂比例、热解温度、热解时间等为实验变量,探究碱木质素热解产物中芳烃的变化规律以及碱木质素炭和ZSM-5协同催化作用机理。结果表明,碱木质素催化热解所得芳烃的产量从17 mg/g(未加炭)提高到33 mg/g(炭添加量为1 g),产率增加了近一倍。通过不同工况研究发现,碱木质素快速热解制备芳烃的最佳条件是:碱木质素∶碱木质素炭∶ZSM-5=1∶1∶1,热解温度为500℃,热解时间为10 min。机理分析表明,热解过程中碱木质素炭主要起断键作用,而ZSM-5起择形芳构化作用,两者协同作用得到更高的芳烃产率。     

玉米须衍生磁性多孔碳的制备及其对海水中孔雀石绿的萃取

以可再生农业废弃物玉米须为碳前驱体,三氯化铁为铁源,通过溶剂热碳化法制备了表面负载Fe_3O_4纳米粒子的磁性水热碳材料(MHC),再以氢氧化钾(KOH)为化学活化剂,通过高温热解法成功制备了生物质衍生磁性多孔碳(AMC)。该磁性纳米复合材料具有多孔结构,可为目标分析物提供大量的吸附位点,而均匀地分散在碳基质表面的铁氧化物(Fe_3O_4及Fe_2O_3)纳米粒子有助于吸附剂及负载分析物从水溶液中快速分离。AMC对孔雀石绿(MG)具有显著的吸附性能,最大吸附量可达312.5 mg/g。采用磁性固相萃取(MSPE)结合超高效液相色谱(UPLC)建立了水中MG的分析方法。优化了影响AMC萃取性能的关键因素,在100 mL pH 7.0的样品溶液中,使用6 mg AMC萃取20 min,以甲醇-乙醇(9∶1,体积比)作为洗脱液,可获得最佳萃取结果。该方法对0.05～5μg/L范围内的MG呈现良好的线性(r=0.999 6),其检出限为0.01μg/L,定量下限为0.03μg/L。使用AMC萃取加标海水样品中的MG,其回收率为104%～106%,RSD为1.7%～3.4%。该方法可用于养殖海水中MG的灵敏检测。     

Ag-Y/MIL-101吸附剂的制备及其吸附脱硫性能

通过银、钇双金属改性制备了Ag-Y/MIL-101吸附剂,并对Ag-Y/MIL-101进行了X射线衍射(XRD)、电镜(SEMEDS)、比表面积(BET)和热重(TG-DTG)表征。考察了Ag-Y/M IL-101金属负载顺序、金属负载浓度、金属溶液用量、负载时间对脱硫性能的影响,优化了吸附脱硫条件。结果表明,金属改性得到的Ag-Y/MIL-101保持了MIL-101的晶格结构。与M IL-101相比,Ag-Y/MIL-101的比表面积和孔容均有所下降。适宜Ag-Y/MIL-101的制备条件为:先负载银后负载钇,银离子和钇离子的负载浓度均为30 mmol/L,金属溶液用量均为1 mL,负载时间为8 h。适宜Ag-Y/MIL-101的吸附脱硫条件为:吸附剂用量0.05 g,模拟油为10 mL,吸附温度为60℃,吸附时间为8 h。在此条件下,Ag-Y/MIL-101对噻吩的吸附量达到21.7 mg/g。Ag能显著提高MIL-101的吸附硫容,Y能显著提高MIL-101的吸附选择性,因此,Ag-Y/MIL-101吸附剂中Ag和Y的协同作用使其拥有比MIL-101更高的硫容和噻吩脱硫选择性。     

啤酒酵母废菌体吸附Pd2+的物理化学特性

以啤酒酿造厂的啤酒酵母废菌体为生物吸附剂,研究死的啤酒酵母菌体从PdCl₂溶液中吸附Pd²⁺的物理化学特性.结果表明,该菌体吸附Pd²⁺受吸附时间、溶液pH值、菌体浓度和Pd²⁺起始浓度等因素的影响.菌体吸附Pd²⁺是个快速的过程,吸附45min时吸附量达最大,但在最初的3min内,吸附量可达到最大吸附量的92%.在5～60℃范围内,吸附作用不受温度影响.吸附作用的最适pH值为3.5.在Pd²⁺起始质量浓度为30～300mg/L范围内和菌体质量浓度为2g/L的条件下,菌体对Pd²⁺的吸附作用符合Langmuir和Freundlich等温吸附模型.在pH=3.5,Pd²⁺与菌体质量比为0.2和30℃条件下吸附60min,吸附量达94.5mg/g.从废钯催化剂处理液回收钯,吸附量为32.2mg/g.XPS分析表明,该菌体能吸附水溶液中的Pd²⁺.TEM结果表明,在无外加电子供体时,死的啤酒酵母废菌体能够吸附和还原溶液中的Pd²⁺成Pd⁰微粒,Pd⁰微粒可进一步形成有一定形状的钯晶粒;该菌体还能使吸附在γ-Al₂O₃上的Pd²⁺还原成Pd⁰.     

磷化酚醛树脂热解炭材料的电化学性能

采用化学法和物理法制备含P酚醛树脂热解炭材料,比较了不同的制备方法、不同的热解温度及不同的P含量对材料结构和性能的影响.结果表明:热解温度为600℃时化学法制备的掺杂20%磷酸的炭材料表现出良好的充放电性能.首次充放电比容量分别为1 200 mA.h.g1和628 mA.h.g1,循环10次时可逆比容量为420 mA.h.g1,比同样条件下未掺P炭材料可逆比容量提高13%.     

纯相钙铝层状双氢氧化物对磷的吸附特性

采用乙醇辅助液相共沉淀法制备了纯相Ca-Al-LDH层状双金属氢氧化物,考察了Ca-Al-LDH的投加量、吸附时间、pH值、无机电解质(Na₂CO₃ ,KCl ,Na₂SO₄,KNO₃)和温度等因素对磷吸附的影响,结果表明,纯相Ca-Al-LDH对磷酸根离子具有很好的吸附性能,最大饱和吸附量可达160.78 mg/g,当pH值为5.1、温度为45 ℃、吸附时间为600 min、LDH投加量为0.6 g/L、磷初始浓度为80 mg/L时,磷的去除率高达95.88%;无机阴离子会抑制磷在吸附剂上的吸附,当Cl^-浓度从2.5 g/L升高到25 g/L时,Ca-Al-LDH对磷酸盐的最大饱和吸附量从69.96 mg/g降至53.18 mg/g,降低了23.99%;当SO₄^2-浓度从2.5 g/L升高到25 g/L时,Ca-Al-LDH对磷酸盐的最大饱和吸附量降低了24.79%,其它无机阴离子对磷在吸附剂上的吸附也有一定的影响。 Ca-Al-LDH对水中磷的吸附符合二级动力学方程和Langmuir等温模型。 采用扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱仪和X射线衍射仪等技术手段对制备的纯相Ca-Al-LDH及其吸附磷酸根后的产物进行表征,揭示了Ca-Al-LDH对磷酸根的吸附可能是静电吸引、化学吸附和阴离子插层等过程协同作用的吸附机理。     

生物质基氮掺杂多孔炭材料的制备及对水中亚甲基蓝的吸附性能

以柳树落叶为生物质碳源, 氨水为氮源, 采用溶胶-凝胶法制备了一系列氮掺杂多孔炭材料(WNC), 并对其结构和物理化学性质进行了表征. 结果表明, WNC材料具有较高的比表面积(528~618 m²/g)和多级孔结构; 材料表面含有丰富的含氧和含氮官能团(氮摩尔分数为8.9~9.9%); WNC材料对水体系中的亚甲基蓝(MB)表现出良好的吸附性能, 吸附为自发吸热过程, 符合Langmuir等温吸附和准二级动力学模型, 在pH值为5、 室温下最大吸附量为263.2 mg/g, 且材料可以多次循环使用. 对WNC-2及吸附染料MB后的WNC-2样品进行高温再焙烧处理, 所得样品(WNC-2-R和WNC-2-MB)的ζ电位明显升高, 表面碱性增强, 吸附容量分别提高到之前的1.3倍和1.6倍. 结合各种表征结果, 可以认为WNC材料的高比表面积和多级孔结构有利于吸附质(亚甲基蓝离子)的传输, 并能与材料表面的羰基、 醌基和吡啶氮等基团发生较强的相互作用, 从而使其表现出较高的吸附速率和吸附量.     

普鲁士蓝类似物修饰超轻宏孔陶瓷对Cd~(2+)的吸附性能研究

制备了沸石基超轻宏孔陶瓷,并在其表面生长出具有离子交换功能的新型普鲁士蓝类似物。利用CdCl2为镉源研究了改性陶瓷对镉离子的吸附性能。考察了陶瓷用量、pH值、吸附时间等对吸附性能的影响。实验结果表明,室温下(25℃),经普鲁士蓝类似物修饰的超轻宏孔陶瓷的用量为0.5g,吸附时间为16h,pH=8时对500mL浓度为100mg/L的CdCl2溶液进行吸附,最大吸附量可达66.2mg/g。     

磁性碳纳米管表面新型镉离子印迹聚合物制备及其对大米中的镉离子富集

以苯胺修饰的磁性碳纳米管为基质,Cd²⁺为模板,甲基丙烯酸为功能单体,乙二醇二甲基丙烯酸酯为交联剂,在碳纳米管表面制备出一种新型磁性Cd²⁺印迹聚合物(MWNTs/MIIPs)。 采用扫描电子显微镜和红外光谱等技术手段对其形态和化学结构等进行详细表征。 吸附试验结果表明,该磁性印迹材料对Cd²⁺离子具有良好的吸附能力,最大吸附量为16.96 mg/g;选择吸附试验结果表明,该磁性印迹材料对Cd²⁺/Cu²⁺、Cd²⁺/Ni²⁺、Cd²⁺/Pb²⁺和Cd²⁺/Cr³⁺的相对选择因子分别是2.03、2.35、2.16和2.13。 结合原子吸收光谱分析技术,该材料MWNTs/MIIPs可用于大米中的Cd²⁺快速分离富集检测。     

磁性海藻酸钠三互穿网络水凝胶对亚甲基蓝的吸附

以海藻酸钠为水凝胶骨架材料,以羧甲基纤维素钠（CMC）和质子化壳聚糖（CTS）为强度增强材料,制备磁性水凝胶球吸附剂Fe3O4@SA@CMC@CTS,研究其对水溶液中亚甲基蓝（MB）的吸附特性,考察吸附时间、MB 初始浓度、离子强度、吸附剂加入量等对凝胶球吸附性能的影响;引入吸附动力学和热力学模型对吸附过程进行分析,并采用傅里叶红外光谱（FT-IR）、Zeta 电位、磁滞回线和X射线光电子能谱（XPS）对凝胶球特征及吸附机理进行综合分析。结果表明：在25 ℃、质量浓度为700 mg/L的MB溶液、凝胶球用量为0.2 g/L的条件下,平衡吸附量为2143.0 mg/g;700 mg/L的MB溶液最佳凝胶球投加量为 0.4 g/L,重复利用5次后,吸附量仍高达1228.4 mg/g。动力学拟合显示该吸附过程更符合准一级动力学模型,等温拟合表明Freundlich 吸附等温方程可以更好地描述该吸附过程。     

浮石负载壳聚糖吸附去除水中丙溴磷

通过浮石负载壳聚糖制备了吸附剂壳聚糖/浮石复合物,采用扫描电子显微镜(SEM)、热重分析(TGA)、元素分析、傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)和X射线荧光光谱(XRF)等技术手段表征了吸附剂性质,考察了吸附剂量、吸附时间、溶液pH值、离子强度和温度对该吸附剂吸附去除水中丙溴磷的影响,研究了再生吸附剂的吸附性能。结果表明,负载在浮石上的壳聚糖占吸附剂总量的8.69%;在p H值3.0~7.0内,壳聚糖/浮石对丙溴磷的吸附率大于90%;这种吸附剂对丙溴磷的吸附受溶液离子强度影响较小,随温度升高而稍微减小。在溶液温度25℃、pH=7.0、丙溴磷浓度40 mg/L、壳聚糖/浮石剂量为0.7 g/L和吸附平衡时间为90 min条件下,此吸附剂对丙溴磷最大吸附率为93.3%(最大吸附量为53.4 mg/g)。壳聚糖/浮石连续经过3次吸附/再生循环,每次循环对丙溴磷的吸附率下降约12%。可见壳聚糖/浮石通过吸附可有效地去除水中的农药丙溴磷。