不同炭化温度的竹炭对重金属离子的吸附性能

选用不同炭化温度的竹炭,研究其对单一和混合重金属离子的吸附性能。结果表明：竹炭对重金属离子吸附存在物理和化学吸附,其吸附性能与其比表面积、孔径及pH等有关;不同炭化温度竹炭对重金属的吸附有选择性,炭化温度为800℃的竹炭对Hg2+、Pb2+、Cr6+吸附效果较好,炭化温度为1 000℃的竹炭对Cd2+吸附效果较好;竹炭吸附混合重金属离子存在协同和阻碍两方面的效应,与单一离子相比,竹炭在混合重金属离子溶液中对Pb2+、Hg2+、Cr6+吸附率增加,而对Cd2+的吸附率却减少。     

竹炭吸附性能的应用

竹炭是一种多孔性含有多种无机物比表面积大的新型材料,研究其应用已成为竹材研究领域的一个新方向。本文对竹炭的吸附性能的应用进行了概括和总结。首先介绍了我国竹炭的烧制方法,然后重点介绍了竹炭吸附性能在各方面的应用。     

竹炭对Cr(Ⅶ)的吸附性能研究

研究了竹炭对溶液中Cr()的吸附性能,考察了溶液pH值、竹炭粒径、吸附时间、竹炭用量和溶液初始质量浓度对吸附的影响.实验结果表明:竹炭对Cr()的吸附主要受Cr()溶液的pH值、初始质量浓度和竹炭粒径的影响,pH为1时吸附效果最好.竹炭的动态吸附过程符合二级吸附动力学方程.当Cr()溶液初始质量浓度为50 mg/L,pH为1,震荡吸附84 h后,吸附量为38.3 mg/g,震荡吸附7 d后,饱和吸附量为46.1 mg/g.竹炭对Cr()的吸附符合Langmuir和Freundlich吸附等温方程.     

苯胺在竹炭上的吸附行为研究

研究溶液的pH值与初始浓度、竹发用量、吸附时问以及温度等因素对竹炭吸附苯胺的吸附性能影响,结果表明:竹炭对苯胺有较强的吸附作用,按苯胺与竹炭质量比为1∶980投加竹炭,苯胺去除率达到93%以上:苯胺溶液pH值在8~9时,竹炭能够很好地适应笨胺初始浓度的变化,对其保持较好的去除率,同时,能在120min内达到吸附平衡;竹炭对苯胺溶液等温吸附服从Freundlich方程式,在70℃左右容易进行,吸附效果好.竹炭可作为理想的去除苯胺的吸附材料.     

煤／HDPE共炭化材料CH4吸附性能的研究

研究了手选分离的黄陵镜煤、丝炭与HDPE共混物的共炭化产物结构和性质，并对炭化产物的CH4吸附性能进行了对比分析。结果表明：煤／HDPE共炭化物产率随温度的升高而降低，镜煤／HDPE共炭化物产率远低于丝炭／HDPE；炭化温度为400℃、质量比为7：3的镜煤／HDPE共炭化产物的CH4吸附能力最强。     

罗丹明B在竹炭上的吸附研究

研究了竹炭的粒径与用量、罗丹明B溶液的pH值与初始浓度、吸附时间和温度等因素对去除率的影响.研究结果表明:竹炭对罗丹明B吸附随其用量的增加而增大;罗丹明B初始浓度增大,竹炭对其去除率减小;溶液的pH值为3.0～5.0时,吸附效果好;竹炭对罗丹明B的吸附可在3h达到平衡.最佳吸附温度为70℃,等温吸附服从Freundlich方程式.竹炭是较为理想的吸附罗丹明B的材料.     

竹炭导电机理的研究

采用SX2－5－12型箱式电炉，按不同炭化最高温度烧制竹炭。通过电子显微镜、X－衍射仪、红外光谱等分析仪器，对竹炭导电机理进行研究。结果表明：炭化最高温度对竹炭的导电性影响显，随着炭化最高温度升高，其电阻率减少，且在炭化最高温度600－800℃时电阻率显降低；不同炭化最高温度的竹炭维管来收缩不一，纤维排列结构发生变化；竹炭在炭化最高温度900℃以下，未出现石墨化结构特征峰，竹炭导电主要是离子引起的，而在800℃时出现了碳碳双键与苯环共轭的强吸收峰，导电性增强，在温度达1100℃以上有形成石墨化结构趋势。     

竹炭对铜(Ⅱ)离子的吸附性能研究

研究了竹炭粒径和用量、吸附时间、温度以及铜(Ⅱ)离子初始浓度等因素对铜(Ⅱ)离子吸附效果的影响.结果表明:竹炭对铜(Ⅱ)离子吸附率随其粒径的减小而增大,而随其用量的增加而增大;铜(Ⅱ)离子初始浓度增大,竹炭对其离子吸附率减小;竹炭对铜(Ⅱ)离子的吸附可在2h达到平衡,最佳吸附温度为30℃.竹炭对铜(Ⅱ)离子具有较好的吸附效果,是较为理想的吸附铜离子的材科.     

竹炭对Cr(Ⅵ)的吸附性能研究

研究了竹炭对溶液中Cr(Ⅵ)的吸附性能,考察了溶液pH值、竹炭粒径、吸附时间、竹炭用量和溶液初始质量浓度对吸附的影响.实验结果表明:竹炭对Cr(Ⅵ) 的吸附主要受Cr(Ⅵ)溶液的pH值、初始质量浓度和竹炭粒径的影响,pH为1时吸附效果最好.竹炭的动态吸附过程符合二级吸附动力学方程.当Cr(Ⅵ)溶液初始质量浓度为50 mg/L,pH为1,震荡吸附84 h后,吸附量为38.3 mg/g,震荡吸附7 d后,饱和吸附量为46.1 mg/g.竹炭对Cr(Ⅵ)的吸附符合Langmuir和Freundlich 吸附等温方程.     

煤/HDPE共炭化材料CH4吸附性能的研究

研究了手选分离的黄陵镜煤、丝炭与HDPE共混物的共炭化产物结构和性质,并对炭化产物的CH4吸附性能进行了对比分析。结果表明:煤/HDPE共炭化物产率随温度的升高而降低,镜煤/HDPE共炭化物产率远低于丝炭/HDPE;炭化温度为400℃、质量比为7:3的镜煤/HDPE共炭化产物的CH4吸附能力最强。     

竹炭脱除单质汞的特性研究

为了寻求廉价、高效的脱汞吸附剂,总结了竹炭的来源、制备方法、竹炭（BC）的性质以及竹炭的应用现状,并将其应用在燃煤大气污染物汞的脱除上．在小型燃煤烟气汞脱除实验台上和模拟烟气气氛下研究了低温下BC对汞吸附性能的影响因素．实验结果表明：BC对汞有较强的吸附能力,BC粒径减小增大了BC表面积和孔容,这有利于物理吸附脱汞;吸附剂质量与流量比值（W／F）的增加延长了汞与BC的接触时间,非常利于汞的吸附脱除;BC的脱汞效率随汞浓度的增大而降低;BC对汞的吸附脱除存在着最佳反应温度,实验发现60℃为最佳脱除温度;氧气会促进单质汞的氧化,从而进一步提高BC脱除汞的能力．     

竹炭交联壳聚糖铜对低温水中氨氮 的去除研究

为了解决北方低温低浊水中的超标氨氮和去除难度大的问题,利用吸附法,以硝酸改性竹炭与戊二醛交联壳聚糖铜为原料,用5%的海藻酸钠交联法控制反应条件,制备出竹炭壳聚糖铜吸附剂.通过SEM,IR和BET对材料的形貌、结构、比表面积和化学组成等物化性能进行表征.通过其对水中氨氮(NH_3-N)的静态吸附试验,考察其对氨氮的吸附效果及吸附规律,并利用密度泛函理论模拟吸附过程,推断竹炭交联壳聚糖铜对氨氮的吸附机理.结果表明,当吸附剂的用量为1 g/L,pH值为8,温度为5℃,吸附时间为80 min,搅拌速度为165 r/min,初始氨氮浓度为5 mg/L时,氨氮的去除率可以达到80%左右,基本达到了国家的生活饮用水对氨氮的浓度要求.其中竹炭交联壳聚糖铜的比表面积为157.78 m~2/g,主要以微孔吸附为主,且微孔占总孔比表面积的90%以上,改性效果较好.将酸改性竹炭作为基体可使戊二醛交联壳聚糖的六元环骨架变强,碳网平面更加坚固,同时铜离子对氨氮具有化学螯合作用,更有益于对氨氮的吸附.吸附剂对氨氮的吸附符合拟一级动力学模型.密度泛函理论揭示了竹炭的协同作用一方面提高了对氨氮的吸附量,另一方面也促进了吸附的稳定性.     

木质素热解/炭化官能团演变与焦炭形成

为了深入理解生物质热解/炭化过程,制备功能型焦炭,采用热重红外联用仪研究了木质素热解/炭化官能团演变与焦炭形成,并对所形成焦炭进行了导电性测试.实验结果表明:木质素热解/炭化过程分为4个阶段:200℃以下为自由水的脱除阶段;200～ 500℃为热解阶段,焦炭开始形成;500～900℃时焦炭中C-C键和C-H键进一步断裂,苯环大部分已被解链或芳香族化,形成无定形炭,在此阶段,焦炭的电阻率迅速下降,由986 Ω·cm减小到0.6 Ω·cm;900～1400℃时,碳碳双键几乎完全消失,焦炭内部结构重组,形成了一种介于无定型结构和石墨结构之间的新结构,电阻率达到0.2Ω·cm,导电性进一步增强.     

硝酸改性竹炭理化性质变化的研究

采用质量分数分别为17%、34%和68%的硝酸溶液对竹炭进行8 h的表面改性处理,测定了改性前后竹炭的碘值、灰分和水分含量。结果表明:3种改性条件下竹炭的碘值和灰分含量均比改性之前有小幅度下降,而水分含量则比改性之前有明显上升,其中,以68%硝酸改性的竹炭其各项指标变化幅度最大。使用Boehm滴定法和傅里叶变换红外光谱FTIR对硝酸改性前后的竹炭进行了结构表征,结果发现硝酸改性后的竹炭表面含氧官能团数量有不同程度的增加;比表面积和孔径分析表明,硝酸改性后竹炭的比表面积显著下降,平均孔径显著增大;SEM-EDS分析表明硝酸改性后竹炭的表面粗糙程度增加,同时含碳量降低,含氧官能团数量增加;TG-DSC分析结果同样表明硝酸改性后的竹炭表面有大量水分子和表面官能团生成,进而造成失重率显著增加。     

炉内氧气含量对竹材炭化的影响

竹材炭化过程中,炭化温度和炭化时间是两个重要的工艺参数,但还必须考虑炉内的氧气含量。通过调节进入炉内的氮气和空气流量,并采用氧传感器实时测定并控制炉内氧分压,研究了炉内氧含量对竹材炭化的影响。结果表明：炉内氧分压增加,得炭率下降。因此传统土窑炭化时应严格控制进入炉内的氧气含量,形成缺氧的高温热解环境,防止竹炭自燃,使竹材在平衡氧分压（中性）或还原性高温气氛中炭化。     

纳米TiO2改性竹炭对空气中苯的吸附与降解

采用纳米二氧化钛(TiO2)对竹炭进行改性,并结合FT-IR、EPR图谱及SEM对其性能和结构进行表征,通过气相色谱法研究了改性竹炭对空气中苯的净化效果。结果表明:TiO2既负载到竹炭孔隙的边沿和表面,又没有堵塞竹炭的特殊孔隙,且改性竹炭的自旋数由8.7×1013增加到8.9×1017。纳米改性竹炭可将空气中的苯污染物降解为无毒、无害的二氧化碳和水,且在紫外灯照射下的降解效果最好;当纳米TiO2质量分数为3%时,改性竹炭降解苯12 h的净化率可达93.50%。     

铝改性竹炭的磷吸附性能研究

为了改善竹炭的磷吸附性能,以氯化铝为改性剂,采用铝盐水解共沉法对竹炭进行改性,并对改性前后竹炭物化特性进行表征.通过批次吸附实验对比研究了改性竹炭对水溶液中磷的吸附特性.结果表明:Langmuir和Freundlich等温方程能很好地描述竹炭磷吸附等温特性,Freundlich等温方程拟合效果更优,改性后竹炭磷吸附容量为10.0mg·g-1,是改性前竹炭的1.3倍;铝改性竹炭磷吸附过程符合Lagergren二阶动力学模型;溶液pH值对磷吸附影响显著,酸性条件有利于磷吸附,腐植酸对吸附磷有明显负面作用,而NO3-对吸附磷无明显抑制作用.     

白竹炭粘胶纤维/棉混纺纱线的染色技术研究

通过正交试验设计实验方案研究了白竹炭粘胶纤维/棉(70/30)混纺纱线的染色工艺,确定了不同染料染白竹炭粘胶纤维/棉混纺纱线的最佳染色工艺条件.采用最佳工艺染色后的白竹炭粘胶纤维/棉混纺纱线色泽鲜艳,色牢度优良.     

竹炭添加对大叶榉树容器苗生长和营养状况的影响

【目的】研究在基质中添加竹炭对大叶榉树容器苗生长和营养状况的影响,为确定最适合大叶榉树容器苗生长的竹炭添加量提供理论依据。【方法】以大叶榉树容器幼苗为研究对象,采用单因素随机区组试验设计,设置4个竹炭用量水平(添加量分别为0%、1%、3%和5%),试验结束后测定苗木生长和营养状况。【结果】相较于对照,其他3种用量竹炭处理的大叶榉树容器苗苗高、地径、地上部分生物量、地下部分生物量和细根生物量均显著增加。同时,添加竹炭对大叶榉树容器苗地上部分生长的促进作用大于对地下部分的促进作用,这体现在竹炭处理的大叶榉树容器苗根茎比相比对照显著减小。3种用量竹炭处理下,一级侧根数、根系总长、根系表面积、根系体积和细根(直径≤1 mm)长度相较于对照都有显著增加。添加竹炭显著降低了大叶榉树容器苗根系中可溶性糖和淀粉的含量,对可溶性蛋白含量则没有显著影响;同时促进了大叶榉树容器苗根系对于基质中氮元素的吸收,加快了其茎中氮的代谢活动,但对根系和茎中的碳元素含量没有显著性影响。竹炭对大叶榉树容器苗生长的促进和营养状况的改善基本上随着其添加量的提高而增强。综合来看,添加5%竹炭最有利于大叶榉树容器苗的生长,与对照相比,其苗高增加了37.84%,地径增加了17.67%,地上部分生物量增加了69.56%,地下部分生物量增加了63.48%,细根生物量增加了49.17%,细根长度增加了62.38%。【结论】添加竹炭有利于大叶榉树容器苗的生长、根系的建成、根系形态的优化和苗木对基质中氮素的吸收利用。在基质中添加质量分数为5%的竹炭,可以更好地培育优质的大叶榉树容器苗。