油菜秸秆对Cr VI 的吸附实验-hukuan
油菜花秸秆制备的活性炭对铜离子吸附的实验研究
油菜花秸秆制备的活性炭对铜离子吸附的实验研究作者：朱彦莉邓峰煜陈思思吴晓磊来源：《科技创新导报》 2012年第21期朱彦莉邓峰煜陈思思吴晓磊(兰州大学资源环境学院甘肃兰州 730107)摘要:活性炭吸附法是处理含重金属废水的重要方法,本实验采用氢氧化钠活化法,以废弃的油菜花秸秆为原料,马弗炉加热炭化,水洗、干燥制备生物质活性炭,并用其对重金属铜离子进行了吸附实验。
在正交实验设计的基础上,通过对实验结果的极差分析,得出结论:pH是影响铜离子去除率的主要因素,其次是活性炭颗粒的粒径。
此外采用单因子控制法,定性分析了pH和颗粒粒径对铜离子去除率的影响,得出活性炭对铜离子吸附时的最佳pH为4～6,最适粒径为1.0mm。
关键词:油菜花秸秆活性炭铜离子吸附中图分类号:X13 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)07(c)-0002-02环境污染问题特别是由造纸、采矿、电镀等工业活动产生的重金属污染问题越来越严重。
重金属在环境中不可自行分解,随食物链传递在生物体内积累,最终引发慢性或急性中毒。
对含重金属离子的废水,传统的处理方法有化学沉淀、离子交换、化学氧化与还原、反渗透、电渗析以及超滤等[1]。
然而传统技术都存在一定程度的局限性,包括处理效率低、运行条件严、处理费用高等。
目前新型的处理技术是活性炭吸附,活性炭是一种具有发达孔隙结构和较强吸附能力的含碳材料,具有耐酸、耐碱、耐高温、不产生二次污染等优点,而这技术需要大量的活性炭,因此,亟待开发运行成本低、吸附能力强、处理效率高、环保效益好的新型吸附剂。
目前国内外许多学者采用农业废弃物作为活性炭制备原料,如佟雪娇、李九玉等制备了稻草炭[2],鲁秀国、饶婷等用废弃核桃壳粉合成活性炭[3],而孔海平等利用花生壳制备活性炭[4],但有关废弃油菜花秸秆制备的活性炭的相关吸附研究甚少。
本文以油菜花秸秆为原料,用氢氧化钠改性制备了活性炭,并用所制备的活性炭对铜离子进行了吸附实验,研究结果可为含铜废水处理提供参考。
改性小麦秸秆生物炭对水中Cr(Ⅵ)的吸附性能
改性小麦秸秆生物炭对水中Cr（Ⅵ）的吸附性能作者：蒋慧郝雅琼王荔霄李梦云高进杨博文刘波来源：《江苏农业科学》2020年第07期摘要：以小麦秸秆为原料，通过高温热解和硝酸改性得到小麦秸秆生物炭吸附材料，将其应用于水中重金属六价铬[Cr（Ⅵ）]的处理，研究改性时间、溶液初始pH值、投加量对吸附效果的影响，并采用Freundlich 和Langmuir等温吸附方程对等温吸附过程进行拟合。
扫描电子显微镜（scanning electron microscope，简称SEM）表征结果表明，采用硝酸改性后的小麦秸秆生物炭内部结构舒展，孔隙丰富，具有更大的吸附空间，更有利于材料对Cr（Ⅵ）的吸附作用。
批量处理吸附试验结果表明，对于50 mL浓度为100 mg/L的含Cr（Ⅵ）废水，改性小麦秸秆生物炭的最佳吸附条件为pH值3、吸附剂用量0.6 g、吸附时间12 h。
等温吸附试验结果表明，吸附过程更符合Freundlich模式，最大吸附量可达到41.938 mg/g。
关键词：六价铬;小麦秸秆;生物炭;硝酸改性;吸附性能;影响因素中图分类号： X52 文献标志码： A文章编号：1002-1302（2020）07-0250-05近年来，随着我国工业化、城市化的快速发展，重金属废水的排放量也在迅猛增加，给人类的健康生存和生态的可持续发展带来了严重危害[1]。
其中，六价铬[Cr（Ⅵ）]由于其高毒性在重金属污染中尤为突出，引起了全世界的普遍关注，世界各国都将铬（Ⅵ）污染列为重点防治的对象[2-5]。
长期以来，吸附法因其操作简便、有效等优点而被认为是去除环境中重金属的适宜方法[6-8]。
然而，由于传统的活性炭材料吸附效率有限，可再生性不强，且经济成本较高，从而限制了其在实际中的应用[7]。
因此，寻找新型高效廉价的吸附材料逐渐成为吸附领域的研究热点。
近年来，以秸秆、家畜粪便、工业污泥为代表的生物质原料引起了人们的广泛关注[8-9]。
荷叶秸秆生物炭对废水中Cr(Ⅵ)的吸附性能研究
荷叶秸秆生物炭对废水中Cr(Ⅵ)的吸附性能研究
李伟光;罗才武;雷林;谢超;赵勇;蔡磊;蒋天骄
【期刊名称】《应用化工》
【年(卷),期】2022(51)4
【摘要】生物炭是一种良好的吸附重金属离子材料。
以荷叶秸秆为原料合成生物炭,用于处理水中的Cr(Ⅵ),对其吸附性能进行了系统的研究,考察了各种因素的影响,包括荷叶秸秆的热解温度、pH、反应温度、生物炭的投加量、初始Cr(Ⅵ)浓度、
额外的阴离子和材料的稳定性。
结果表明,当荷叶秸秆的热解温度为700℃、pH=2、反应温度为25℃、Cr(Ⅵ)浓度为10 mg/L、生物炭的投加量为1 g/L时,反应进行15 min, Cr(Ⅵ)的去除率为99.9%。
此外,生物炭表现出较强的抗阴离子干扰能力和良好的稳定性。
吸附机理结果表明,该生物炭对Cr(Ⅵ)的吸附符合准二级吸附动力
学模型和Langmuir吸附等温线模型。
【总页数】6页(P1004-1008)
【作者】李伟光;罗才武;雷林;谢超;赵勇;蔡磊;蒋天骄
【作者单位】南华大学资源环境与安全工程学院;近海流域环境测控治理福建高校
重点实验室福建技术师范学院;中国科学院生态环境研究中心
【正文语种】中文
【中图分类】TQ424.1;TQ016.1
【相关文献】
1.豆角秸秆生物炭对水中Cr(Ⅵ)吸附性能研究
2.椰壳生物炭对水中Cr(Ⅵ)的吸附性能研究
3.PEI功能化秸秆生物炭对水中Cr6+的吸附性能
4.改性小麦秸秆生物炭对水中Cr(Ⅵ)的吸附性能
5.玉米秸秆与甘蔗渣生物炭的制备及其对Cr^(6+)离子的吸附性能研究
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
改性小麦秸秆生物炭对水中Cr(Ⅵ)的吸附性能
改性小麦秸秆生物炭对水中Cr（Ⅵ）的吸附性能1. 引言1.1 研究背景小麦秸秆是一种丰富的农业废弃物资源，其在传统处理方式中存在着废弃和污染土壤等问题。
而生物炭作为一种高效吸附材料，具有大孔结构、高比表面积和丰富的官能团等特点，可以有效地吸附水中重金属离子。
Cr（Ⅵ）是一种常见的有毒重金属离子，广泛存在于工业废水中，对环境和人类健康造成潜在威胁。
传统的生物炭制备方法通常使用单一的原料，但其吸附性能有限。
改性小麦秸秆生物炭的制备可以通过在制备过程中引入一些活性物质或表面改性剂，以增强其吸附性能。
因此，研究改性小麦秸秆生物炭对水中Cr（Ⅵ）的吸附性能，有助于提高其在水处理领域的应用潜力，减少重金属离子对环境和人类健康的影响。
尽管已有一些研究表明生物炭对Cr（Ⅵ）具有一定的吸附能力，但对于改性小麦秸秆生物炭的Cr（Ⅵ）吸附性能研究尚未深入。
因此，本研究旨在探究改性小麦秸秆生物炭对水中Cr（Ⅵ）的吸附特性，为其在水处理领域的应用提供科学依据。
1.2 研究意义小于2000字。
Cr（Ⅵ）是一种常见的有害重金属离子，具有强烈的毒性和致癌性，对环境和人类健康造成严重威胁。
目前，许多工业生产过程中会产生大量的Cr（Ⅵ）废水，如电镀、皮革制造和化工等行业。
寻找一种高效、低成本的方法去除水中的Cr（Ⅵ）变得至关重要。
通过研究改性小麦秸秆生物炭对水中Cr（Ⅵ）的吸附性能，可以为寻找一种低成本、高效的Cr（Ⅵ）废水处理方法提供新思路。
研究结果对于提高改性生物炭的吸附性能、探究吸附机制以及拓展其在其他重金属离子吸附领域的应用具有一定的参考价值。
2. 正文2.1 制备改性小麦秸秆生物炭制备改性小麦秸秆生物炭是本研究的关键步骤之一，其制备过程需要经过多道工艺流程。
选取优质小麦秸秆为原材料，通过碎解和筛选等前处理步骤，将秸秆进行初步清洁和粉碎。
接着，在高温下对秸秆进行热处理，使其经过干馏和热解，去除杂质物质和挥发性物质，得到初步生物炭产物。
改性小麦秸秆生物炭对水中Cr(Ⅵ)的吸附性能
改性小麦秸秆生物炭对水中Cr（Ⅵ）的吸附性能摘要：本实验采用改性小麦秸秆生物炭作为吸附剂，研究了其对水中Cr（Ⅵ）的吸附性能。
通过扫描电镜、傅里叶变换红外光谱和比表面积分析等手段对改性小麦秸秆生物炭的性质进行了表征。
结果表明，经过改性处理的小麦秸秆生物炭具有较高的比表面积和孔隙结构，能够有效吸附水中的Cr（Ⅵ）。
进一步研究发现，改性小麦秸秆生物炭对水中Cr （Ⅵ）的吸附符合Langmuir等温吸附模型，吸附过程受温度和pH值的影响较小。
本研究为利用生物炭材料处理水中重金属离子污染提供了重要参考。
关键词：改性小麦秸秆生物炭；Cr（Ⅵ）；吸附性能；重金属离子；水处理引言重金属离子是工业废水、矿山排放和农业污染等活动的副产品，其高浓度排放对环境和人体健康构成严重威胁。
铬（Cr）是一种常见的重金属元素，其在水中主要以两种价态存在，即Cr（Ⅵ）和Cr（Ⅲ）。
在这两种态的铬中，Cr（Ⅵ）具有较高的毒性和迁移性，对生态环境和人体健康构成潜在危害。
研究和开发高效的吸附剂用于水处理中Cr（Ⅵ）的去除具有重要意义。
生物炭是由生物质在高温无氧条件下制备的一种多孔炭质材料。
其具有较高的比表面积和孔隙结构，能够有效吸附各种物质，包括重金属离子。
生物炭被广泛应用于水处理、土壤改良和废物处理等领域。
由于生物炭本身的吸附特性有限，为了提高其吸附效果，需要对其进行改性处理。
本实验采用小麦秸秆为原料制备生物炭，并对其进行表面改性处理，以提高其对水中Cr（Ⅵ）的吸附性能。
通过表征分析和批量吸附实验，研究了改性小麦秸秆生物炭对水中Cr（Ⅵ）的吸附性能及其吸附机理，为生物炭在水处理中的应用提供了实验基础。
实验方法1. 实验材料和仪器小麦秸秆：采自当地农田，经过烘干和粉碎处理后制备生物炭。
氢氧化钠（NaOH）、盐酸（HCl）：分析纯试剂，用于改性处理和调节溶液pH值。
扫描电镜（SEM）、傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）：用于对生物炭的形貌和功能团进行表征。
改性玉米秸秆对废水中Cr(Ⅵ)的吸附性能研究
具 有致 癌作用 。 目前 ，常规的废 水重 金 属处 理方 法 主 进行 了吸附过 程 动 力 学 和 热 力 学 模 拟 ，以期 为废 弃
要 有 还 原 沉 淀 法 ［３］、离 子 交 换 法 和 吸 附 法＿４ 等 。其 秸秆 的综 合利 用 和废水 Ｃｒ（１ ４）吸附提 供一 些 理 论 和
中 ，吸 附法应 用最 广 ，而 制备 吸附 性 能 良好 且 成 本低 技术 支持 。
廉 的 吸附剂是需 要重点攻 克 的问题 ］。 １ 材 料 与 方 法
我 国是 玉米 种植 大 国 ，每 年 生 产 的 玉 米 秸 秆 在
２亿 ｔ以 上 ＿７］，而 且 有 逐 年 增 加 趋 势 ［８］。 除 少 量 玉 米 １．１ 试 剂 与 仪 器
可 以醚化 和 酯 化 的 羟 基 ＿】 ¨］，近 年 来 通 过 秸 秆 改 性 ７００型高速 多 功能粉 碎 机 ；ＤＺＦ一６０５０真空 干燥 箱 。
制备 新 型功 能化 学 品成 了 国内研 究 的 热点 口 ”］。郑
试 剂 ：环 氧 氯 丙 烷 、甲苯 、三 乙胺 、Ｎ，Ｎ一二 甲基
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｃｏｒｎ ｓｔａｌｋｓ ｗｅｒｅ ｕｓｅｄ ａｓ ａｄｓｏｒｂｅｎｔ ｍｏｄｉｆｉｅｄ ｂｙ ａｌｋａｌｉｚａｔｉｏｎ，ｅｔｈｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｇｒａｆｔｉｎｇ．Ｔｈｅ ｓｔｒｕｃ— ｔｕｒｅ，ｏｐｉｔｍ ｕｍ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｄｙｎａｍ ｉｃｓ，ａｎｄ ａｄｓｏｒｐｉｔｏｎ ｉｓｏｔｈｅｒｍ ａｌ ｃｕｒｖｅ ｏｆ ｔｈｅ ａｄｓｏｒｂｅｎｔ ｗ ｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ．Ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｅｄ ｔｈａｔ ｏｐｔｉｍ ｕｍ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ａｓｄｏｒｂｅｎｔ ｗｅｒｅ ａｄｓｏｒｂｅｎｔ ｄｏｓａｇｅ ｏｆ １．０ ｇ，ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｅｍ ｐｅｒａｔｕｒｅ ｏｆ ４０ ℃ ，ｐＨ 一 ３ ａｎｄ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｔｉｍｅ ｏｆ ３００ ｍｉｎ ｆｏｒ Ｃｒ（１４ ）ｓｏｌｕｔｉｏｎ ｏｆ ２００ ｍ ｇ／Ｌ．Ｔｈｅ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｗａｓ ｗｅｌｌ ｆｉｔｔｅｄ ｔｏ ｑｕａｓｉ—ｓｅｃｏｎｄ—ｏｒｄｅｒ ｋｉｎｅｔｉｃ ｅｑｕａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｌａｎｇｍ ｕｉｒ ｉｓｏｔｈｅｒｍ ａｌ ｅｑ村生 活燃 料 外 ，大 部分 秸 秆
油菜秸秆生物炭对水中氨氮的吸附性能及机理
油菜秸秆生物炭对水中氨氮的吸附性能及机理引言污染物的深度去除一直是环保领域的主要研究方向，而生物炭作为一种新型的吸附材料，因其稳定性好、价格低廉等特点而备受关注。
氨氮是水体中的一种主要污染物，其存在会造成生态环境破坏、水质降低以及农产品无法符合安全标准等问题，因此研究生物炭对氨氮的吸附性能及机理具有一定的重要性。
材料与方法实验采用油菜秸秆作为原料，通过热解和活化制备出生物炭。
实验选用不同初始pH值的氨氮溶液进行吸附实验，调节溶液的初始浓度、温度等参数，探究生物炭对氨氮吸附的影响因素。
采用扫描电镜(SEM)、Fourier变换红外光谱(FTIR)等手段对生物炭的表面形貌和功能基团进行表征，以获得吸附机理的线索。
结果与讨论(1) pH值对氨氮吸附的影响实验结果表明生物炭对氨氮存在较好的吸附性能，吸附量与初始溶液pH均呈现出先增加后减少的趋势，当pH为7时，吸附量最大，达到8.54 mg/g。
当pH值过低或过高时，生物炭的表面电荷状态会改变，从而影响其吸附性能。
(2) 浓度对氨氮吸附的影响实验结果表明随着初始浓度的增加，生物炭对氨氮的吸附量逐渐增加，吸附饱和度也越来越高。
这是由于氨氮浓度的升高会增加溶液中氨氮分子的扩散速率以及分子间的相互作用力，从而促进其与生物炭表面的相互作用。
(3) 温度对氨氮吸附的影响实验结果表明，随着温度的升高，生物炭对氨氮的吸附量逐渐减少，吸附表现为自发性吸附。
这是由于随着温度的升高，吸附分子熵增加，吸附速率也随之增加，导致了吸附平衡位置的移动。
(4) 吸附机理SEM结果表明，生物炭的表面存在着丰富的功能基团，包括羟基、羰基、羧基等。
FTIR谱图也对生物炭吸附机理进行了解释，表明生物炭表面的-OH、-COOH等官能团与氨氮形成氢键等作用力，从而实现了氨氮的吸附。
结论本实验表明油菜秸秆生物炭具有良好的氨氮吸附性能，吸附量受初始pH值、浓度和温度的影响。
生物炭表面的官能团与氨氮形成氢键等作用力是其吸附机理的主要原因。
小麦秸秆对Cr(Ⅵ)的吸附特性及动力学、热力学分析
环
境
科
学
研
究
Ｖｏ ． ３， ．１ １ ２ Ｎｏ ２ Ｄｅ ．， ０１ ｃ ２ ０
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｖ ｒ ｎｍｅ ｔ ｌ Ｓ ｉ ｎ ｅ ｓ ａ ｃ ｆ Ｅｎ ｉｏ ｎａ ｃｅ ｃ ｓ
小 麦秸 秆对 （ 的吸 附特性 及动 力 学 、 Ⅵ） 热力 学分 析
应 符 合 准 二 级 动 力 学 方 程 ． 附 热 力 学 反 应 符 合 Ｌ ｎｍ ｉ吸 附 等 温 方 程 ． 合 Ｆ Ｉ 吸 ａｇ ｕｒ 结 ＴＲ谱 图 和 Ｓ Ｍ 结 果 ， 断 小 麦 秸 秆 对 Ｃ Ｅ 推 ｒ
（ ） 吸 附过 程 以化 学 吸 附 为 主 ． Ⅵ 的 关 键 词 ：小 麦 秸 秆 ；Ｃ （ Ｉ ｒ Ｖ ）；吸 附 ；动 力学 ；热 力 学
ｔｍｐ ｒｔｒ ，ｎ ｎｔ ｌｃ ｎ ｅ ｔａｉｎ ｏ （Ｖ ）ｏ ｈ ｄ ｏ ｔ ｎ ａ ｔ ｉ ｒ ｎ ｅｔ ａｅ ｏ ｄ ｔｒ ｎ ｈ ｐｉ ｌｃ ｎ ｉｏ ｓｆｒ ｅ ｅａｕｅ ａ ｄｉｉａ ｏ ｃ ｎｒｔ ｆＣｒ Ｉ ｎ ｔｅ ａ ｓｒ ｉ ｃｉ ｔ ｗｅｅｉｖ ｓｉ ｔｄ ｔ ｅｅｍｉｅ ｔｅｏ ｔ ｏ ｄｔ ｎ ｉ ｏ ｐ ｏ ｖｙ ｇ ｍａ ｉ ｏ ｒｍｏａ ｆＣ （Ｖ ） Ｔ ｅｒｓ ｌ ｈ ｗｅ ｈ ｔｔｅｒｍｏ ａ ａｅｃ ｕｄ ｒａｈａｍａ ｉ ｍ ｎ ｅ Ｈ ｏ ． ｔｍｐ ｒｔｒ ｆ ０℃ ａ ｄｓｌ － ｅ ｖ ｌｏ ｒ Ｉ ． ｈ ｅｕｔ ｓ ｏ ｄ ｔａ ｅ ｖ ｌ ｔ ｏ ｌ ｅｃ ｘｍｕ ｕ ｄ ｒｐ ｆ ０．ｅ ｅａｕ ｅｏ ｓ ｈ ｒ １ ５ ｎ ｏｉ ｄ
Ｔｈ ｍ ｏ ｙｎ ｍ ｉｓ Ａｎ ｙ ｉ ｅｒ ｄ ａ ｃ ａｌｓｓ
改性小麦秸秆生物炭对水中Cr(Ⅵ)的吸附性能
改性小麦秸秆生物炭对水中Cr（Ⅵ）的吸附性能摘要：本研究使用改性小麦秸秆生物炭（BC）作为吸附材料，考察了其对水中Cr（Ⅵ）的吸附性能。
通过扫描电镜（SEM）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）和X射线衍射（XRD）对改性BC进行了表征。
通过批吸附实验研究了吸附剂中Cr（Ⅵ）初始浓度、吸附剂用量、溶液初始pH值和接触时间对吸附效果的影响，并通过建立吸附等温线和动力学模型来研究吸附过程。
结果表明，改性BC表面充满了孔隙和微观的肋状结构，具有良好的吸附性能。
在初始条件下，改性BC对Cr（Ⅵ）的最大吸附容量为40.89 mg/g。
吸附过程符合朗吉穆尔模型，而吸附等温线符合Freundlich模型。
吸附过程主要受吸附剂中功能基团和溶液中Cr（Ⅵ）的浓度和pH值的影响。
研究结果表明，改性BC是一种有效的吸附材料，可以用于处理水中的Cr（Ⅵ）污染。
引言重金属的污染对环境和人类健康造成了严重的威胁。
六价铬（Cr（Ⅵ））是一种普遍存在于工业废水中的有毒物质，具有强酸性和强氧化性。
过量的Cr（Ⅵ）会对水生生物和人类健康产生严重的危害。
寻找一种有效的方法来去除水中的Cr（Ⅵ）显得尤为重要。
实验方法1.材料制备小麦秸秆经过碎磨处理后烘干，并在700 ℃下煅烧3 h，制备得到BC。
然后，在浓硝酸和浓硫酸的混合溶液中将BC进行酸处理，然后用去离子水清洗，煮沸后用NaOH溶液来中和，最后用去离子水反复清洗，得到改性BC。
2.表征分析使用扫描电镜（SEM）来观察BC的表面形貌；用傅里叶变换红外光谱（FTIR）来分析BC的化学组成；用X射线衍射（XRD）来确定BC的结晶性质。
3.吸附实验将一定质量的改性BC与一定浓度的Cr（Ⅵ）溶液接触一段时间后，离心，取上清液分析Cr（Ⅵ）浓度。
通过调节实验条件并测定上清液的Cr（Ⅵ）浓度来研究吸附剂用量、溶液初始pH值、吸附剂接触时间和初始Cr（Ⅵ）浓度对吸附效果的影响。
根据实验数据建立吸附等温线和动力学模型。
油菜花秸秆制备的活性炭对铜离子吸附的实验研究
环境 污 染 问题 特 别是 由造 纸 、 矿 、 采 电 镀 等 工 业 活 动 产 生 的 重 金 属污 染问 题 越 来 越 严 重 。 金 属在 环境 中不 可 自行分 解 ， 重 随 食 物 链 传 递 在 生 物 体 内 积 累 ， 终 引发 慢 最 性 或 急 性 中 毒 。 含 重金 属 离 子 的废 水 ， 对 传 统 的 处 理 方 法有 化 学沉 淀 、 子 交换 、 学 离 化 氧 化 与 还原 、 反渗 透 、 电渗析 以 及超 滤 等…。 然 而 传 统 技 术 都 存 在 一 定 程 度 的 局 限性 ， 包 括处 理 效 率 低 、 行 条件 严 、 理 费 用 高 运 处 等。 目前 新 型 的 处 理 技 术是 活性 炭 吸 附 ， 活 性 炭 是 一 种具 有 发 达 孔 隙 结 构 和较 强 吸 附 能 力 的含 碳 材 料 ， 有耐 酸 、 碱 、 高 温 、 具 耐 耐 表 １ ｐ 和粒 径 影 响的正 交实 验表 Ｈ 因素
９ ３ ３
用分析天 平称取一 定质量的 Ｃ Ｓ － ｕ Ｏ４ ５ Ｏ， 蒸 馏 水 溶 解 ， 成 铜 离子 浓 度 为 Ｈ， 用 配 １ ０ ／ 的溶液 ， ０ ｍｇ Ｌ 实验 时 将 该水 样稀释 为 所 需 浓 度 为６ ． ４ ｍｇ Ｌ 模拟 微 污 染 水 。 ０４ ５ ／ 的 １ ２． ． ３吸 附 实 验 步 骤 （ ） 交 实 验 设 计 １正 针 对 活 性 炭 对 铜 离 子 吸附 时 的 影 响 因 素 ＰＨ和 吸 附 剂 粒 径 的 重 要 性 设 计 了 本 次 正 交 实验 ， 每 个 因 素 取 三 个水 平 ， 交 实 对 正 验 表如表 ｌ 示 。 所 （ ） 因子 影 响 实 验 ２单 取一定浓度的 １Ｏ Ｏ ｍＬ模 拟 微 污 染 水 于 ２ ０ 锥形 瓶 中 ， ２ ５ ｍＬ 加 ｇ已用 油菜 花秸 秆 制备 的 活 性 炭 ， 入 调 速 多用 振 荡 器 干 室 温 ２ 放 ５ ℃下振 荡６ ｍｉ（ 速 为２ ０ ／ ｉ ）吸 附 后 ０ ｎ转 ０ｒｒ ｎ ， ａ 用 滤 纸过 滤 ， 其 滤 液 测 定 铜 离 子浓 度 ， 取 实 验 采用 单 一 因素 控 制变 量 法 ， 察ｐ 吸 附 考 Ｈ、 剂粒径对吸附效果 的影响。 １． ４吸 附效 果 表 征 ２． 吸 附 效 果 用 铜 离 子 的去 除 率 （ ％） Ｄ， 来 表征 。 计算式如下 ； 其 Ｄ （ ｏ ｃ）ｃ＊ ０％ ＝ｃ ＿ １ ０１０ ＿ ／ 式 中 ： 。ｃ． 别为 吸 收 前 后 铜 离 子 的 ｃ、 分 质量 浓度 ｍｇ ／Ｌ
改性高粱秸秆对Cr(Ⅵ)吸附性能的研究
（ ｅ ａｔ ｅ ｔ ｆ ｈ ｍｉｒ ， ｉｚｏ ｅｃ ｅｓＵ ｉ ｒｉ ， ｉｚｏ ０ ４ ０ ，Ｃ ｉａ Ｄ ｐｒ ｎ ｏ ｅ ｓ ｙ Ｘ ｎｈ ｕＴ ａ ｈｒ ｎｖ ｓ ｙ Ｘ ｎｈ ｕ ３ ０ ０ ｈｎ ） ｍ Ｃ ｔ ｅ ｔ
Ａｂ ｔａ ｔＴ ｅａ ｓｒｔ ｎｐｏ ｅ ｉｓ ｆ ｏ ｉｅ ｏｇ ｕ ｔ ｋｆｒ ｒ Ｖ ）ｗ ｒ ｅｅｍ ｎｄ ｈ ｅｕｔ ｓ ｃ ：ｈ ｄｏｐｉ ｒｐ ｒｅ ｄｆ ｄｓｒｈ ｍ ｓ ｌ ｏ （ Ｉ ｅｅｄ ｔ ｉｅ ．Ｔ ｅｒｓｌ ｒ ｏ ｔ ｏｍ ｉ ａ Ｃ ｒ ｓ ｓｏ ｅ ａ ｔｅｍ ｄｆ ｄｓｒｈ ｍ ｓ ｌ ｈ ｄａｇ ｏ ｄ ｏ ｔ ｎｂ ｈ ｖｏ ｔ Ｃ （ Ｉ ．Ａ ｏ ｍ ｅ ｔｒ ， ｈ ｗ ｄｔ ｔ ｈ ｏ ｉｅ ｇｕ ａ ａ ｏｄａ ｓｒ ｉ ｅ ａｉ ｒ Ｖ ） ｔｏ ｍ ｔ ｐ ｒ ｕｅ ｈ ｉ ｏ ｔｋ ｐ ｏ ｒｏ ｒ ｅ ａ
ｉｏ ｈ ｒ ｑ ａｉ ｎ，ｗｈ ｃ ｎ ｃ ｔ ｄ ｔ ａ ｈ ｄｓ ｒ ｔｏ ｒ ｃ ｓ ｅｉ ｓｍａｎ ｙ ｏ ｎ ｍｏ ｅ ｕ ａ ｈ ｓｃ ｌ ｓ ｔ ｅ ｍｓ ｅ ｕ ｔ ｏ ｉｈ ｉ ｄｉａｅ ｈ ｔｔ ｅ ａ ｏ ｉｎ ｐ ｏ ｅ ｓｒ ｌｅ ｉ ｌ ｎ ｍｏ ｏ ｌ ｃ ｌｒ ｐ ｙ ｉ ａ ｐ
（ 州 师范学 院 化 学 系 ，山西 忻 州 忻 ０ ４０ ） ３００
摘 要 ： 究 了改性 高粱秸 秆对 ｃ （ Ｉ的 吸 附性 能 ， 果表 明 ， 研 ｒＶ） 结 改性 高粱 秸 秆 对 水溶 液 中 ｃ （ Ｉ 具 ｒＶ ）
有很好 的吸附作用。常温下 ， ０ １ｇ改性高粱秸秆， ２ ｍ Ｈ为 ２５Ｐ Ｃ（ Ｉ］ ２ ｍ ／ 用 ．５ 对 ０ Ｌｐ ． ，［ ｒＶ ） 为 ０ ｇＬ的
改性油菜秸秆吸附材料对Cu(Ⅱ)的吸附
广摇 州摇 化摇 工 Guangzhou Chemical Industry
Vol郾 47 No郾 17 Sep郾 2019
改性油菜秸秆吸附材料对 Cu( 域) 的吸附
陈摇 刚
( 乐山师范学院化学学院, 四川摇 乐山摇 614004)
摘摇 要: 以油菜秸秆粉末为原料, 分别采用甲醛-硫酸、 戊二醛-硫酸、 过氧化氢对其改性, 得到生物质吸附材料。 利用原
油菜秸秆作为一种天然高分子材料, 在我国产量巨大, 大 量油菜秸杆被焚烧或随地丢弃, 不但没有合理利用资源, 反而 给环境带来了危害。 油菜秸秆表面粗糙, 内部孔隙率高, 巨大 的比表面积赋予其良好的物理吸附性能, 非常适合吸附重金 属, 如 Cu( 域) [5-7] 。 更重要的是油菜秸秆主要成分有纤维素、 半纤维素、 木质素等, 携带有大量的羟基、 羧基和氨基等官能
摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇
作者简介: 陈刚, 男, 实验师, 研究方向: 有机化学。
团即活性位点以及可以转变为活性基团的化学键, 具有较强的 配位能力, 对重金属如 Cu( 域) 具有较强的化学吸附能力。 因 此油菜秸秆吸附材料吸附 Cu( 域) 主要是化学吸附, 除了部分 固液离子交换外, 更有表面配位反应。 但油菜秸秆活性基团数 量较有限, 吸附效率还不够高, 如果对其进行化学改性或修 饰, 通过一些化学反应, 不但可以增大官能团的数量或增加新 的活性官能团, 而且经过化学处理后秸秆表面带有的电荷有利 于和 Cu( 域) 发生离子交换和静电作用, 从而显著提高生物质 的吸附性能[8] 。 国内外学者对利用农林废弃物改性得到新型吸 附材料也做了一些相关研究, 但对改性油菜秸秆及其吸附应用 的研究还相对较少。 有效利用油菜秸秆具有重要意义, 改性油 菜秸秆得到吸附剂是一种既保护生态环境, 又拓展新能源的重 要方法[9] 。
油菜秸秆髓芯对水中铜离子吸附作用及其机理
软模板法碳电极制备及在废水脱盐中的应用 蔡文波"李桂菊"刘笑研&!$-
大气污染防治
光散射颗粒物监测仪在环境空气监测中的适用性 曲"松"李"媚"黄玉虎"任碧琪"秦建平"孙雪松"王军玲&!3(
土壤污染防治
不同粒级土壤磁化率与重金属污染特征的相关关系 许端平"李晓波"苗"丹"吴"瑶"孙"璐'#$# 大豆龙葵单作和间作对芘污染土壤的修复 王效国"呼世斌"程治文"王娇娇"魏丽琼'#$2 内蒙古某电厂周围土壤汞分布特征及其影响因素 王道涵"杨亚利"任"鹏"黄利民'#3& 生物质炭对污染土壤中的镉生物有效性及阿特拉津消解的影响
水污染防治
一株贫营养异养硝化)好氧反硝化细菌的分离鉴定及脱氮特性 黄廷林"白士远"张海涵"周石磊"何秀秀&''& 城市污水处理过程中 *+, 的三维荧光光谱及紫外谱图特性 杨"毅"杨霞霞&'-$ 磁性壳聚糖 .膨润土复合吸附剂吸附 /0$ 1 施"周"刘立山"杨秀贞"邓"林&'-- 氧化铁改性砂联合生物预处理对氨氮的吸附特性
王"帅"关"杰"任浩华"袁"昊"苏瑞景"顾卫星"徐林元"谢俊燕"谭伟兴'%-2 河流重金属污染底泥的稳定化实验研究 康兴生"马"涛"王"睿"顾俊杰'%23 硼泥的水热固化机理与抗压强度 佟"钰"刘俊秀"夏"枫"王"琳"王宝金'%!% J?+.5B$ +3 )9L+$ 固体碱催化动物脂肪废油制备生物柴油 邱"露"谭"浩"黄建东"郑"重"周"超"欧阳峰'%!- 8G, 铜矿尾矿库浅层剖面重金属赋存形态及污染特征 张"卫"魏忠义"龙精华"王秋兵'#%3 电弧流溶胞技术促进污泥厌氧消化 张君杰"郭"媛'##% 未燃尽碳表面卤化汞的解吸反应机理 高正阳"杨朋飞"吕少昆"吉"硕"孟欣欣"赵"航'##&
改性小麦秸秆生物炭对水中Cr(Ⅵ)的吸附性能
改性小麦秸秆生物炭对水中Cr（Ⅵ）的吸附性能关键词：改性小麦秸秆炭；吸附；Cr（Ⅵ）；动力学分析引言：水中重金属离子污染已成为全球环境问题的严重挑战之一。
六价铬（Cr（Ⅵ））是一种常见的有害物质，具有强氧化性和强毒性，对人体和环境都具有严重危害。
寻找一种高效、低成本的吸附剂对Cr（Ⅵ）进行去除具有重要意义。
改性小麦秸秆生物炭是一种新型的环境友好型吸附剂，具有很高的吸附能力和较大的比表面积。
本研究旨在通过对改性BC材料的表征和Cr（Ⅵ）吸附实验，探究其吸附性能及吸附机理，为该材料在水处理领域的应用提供参考。
实验部分：1. 实验材料：本实验采用改性小麦秸秆炭（BC）作为吸附剂，原料为小麦秸秆，经过活化改性制得。
2. 表征分析：利用扫描电子显微镜（SEM）对BC进行形貌观察；X射线衍射（XRD）对BC进行结构分析；傅里叶红外光谱（FTIR）对BC进行表面官能团分析。
3. 吸附实验：将一定质量的BC加入含有不同初始浓度Cr（Ⅵ）的水溶液中，经过一段时间后离心分离固液，测定吸附液中Cr（Ⅵ）的浓度。
通过浓度差计算出吸附量，并绘制吸附等温线。
结果与讨论：1. BC的表征结果显示，其表面呈现出丰富的孔道结构和活性官能团，具有较大的比表面积和孔隙体积。
2. 吸附实验结果显示，BC对Cr（Ⅵ）具有良好的吸附性能。
在pH值为2时，吸附量最大，随着pH值的增加，吸附量逐渐减少。
3. 吸附等温线分析表明，Cr（Ⅵ）在BC表面的吸附符合Langmuir等温吸附模型，说明吸附进程是单分子层吸附的。
4. 动力学分析显示，吸附过程可分为快速吸附和缓慢吸附两个阶段，快速吸附主要受到表面扩散的影响，而缓慢吸附主要受到孔道扩散的影响。
油菜（Brassica campestris L．）秸秆生物炭对 Cr（Ⅵ）的吸附研究
油菜（Brassica campestris L．）秸秆生物炭对 Cr（Ⅵ）的吸附研究石夏颖;赵保卫;马锋锋;张杰西【摘要】研究了油菜秸秆生物炭对 Cr（Ⅵ）的吸附性能、影响因素及吸附动力学和吸附热力学．实验结果表明：该生物炭对 Cr（Ⅵ）的吸附受 pH、时间、Cr （Ⅵ）初始浓度等因素的影响．其中：pH 是影响其吸附性能的重要因子．溶液中Cr（VI）的去除率随溶液 pH 值降低而升高，在 pH 值为2．0时达到最大98．87％．油菜秸秆生物炭对 Cr（Ⅵ）的吸附符合准二级吸附速率方程，吸附等温线与 Langmuir 等温方程拟合较好，20℃、25℃、30℃和35℃下的最大吸附量分别为5．96、6．62、7．49和8．59 mg／g．吸附量随温度的升高而增加，说明油菜秸秆生物炭对 Cr（Ⅵ）的吸附机理主要是吸热的化学吸附．%Adsorption performance,kinetic and thermodynamics of Cr (Ⅵ)onto biochar derived from Brassica Straw were studied.The results showed that the adsorption capacity depended on pH,time,initialCr(VI)concentration.pH was the most active factor among them.The removal rate of Cr(VI)increased with the decrease of solution pH value,and the maximum removal rate was up to 98.87% at pH 2.0.It was also showed that the adsorption kinetics followed the mecha-nism of the pseudo-second-order equation.The isotherm adsorption followed the isothermal model of Langmuir.The maximum capacity was 5.96mg/g,6.62 mg/g,7.49 mg/g and 8.59 mg/g at the temperature of 20℃,25℃,30℃ and35℃,respectively.The capacity increased with increase oftemperature,which indicated that this adsorption mechanism was mostly an endothermic chemical adsorption.【期刊名称】《兰州交通大学学报》【年(卷),期】2014(000)003【总页数】5页(P26-30)【关键词】生物炭;Cr(Ⅵ);吸附【作者】石夏颖;赵保卫;马锋锋;张杰西【作者单位】兰州交通大学环境与市政工程学院，甘肃兰州 730070;兰州交通大学环境与市政工程学院，甘肃兰州 730070;兰州交通大学环境与市政工程学院，甘肃兰州 730070;兰州交通大学环境与市政工程学院，甘肃兰州 730070【正文语种】中文【中图分类】X131近年来，伴随着采矿、皮革、纺织和电镀等行业的迅速发展，含铬工业废水产量日渐增多.铬在环境中通常以Cr（VI）和Cr（Ⅲ）两种价态存在.其中，Cr（Ⅵ）的毒性更大，约为Cr（Ⅲ）的100倍.Cr（VI）对生物有严重的毒害作用，具有致癌和致突变的能力.因此，含Cr（Ⅵ）废水的净化处理逐渐引起人们的关注［1］.目前，含Cr（Ⅵ）废水治理的主要方法有电解法、离子交换法、膜处理法、化学还原法和吸附法，其中吸附法因具有成本低、吸附性能高、二次污染小等优点而成为研究的热点［2］.生物炭是农业废弃物（如秸秆、畜禽粪便、木屑，等）在缺氧或厌氧条件下热裂解制成的一类富碳物质.因其具备发达的孔隙结构、大量表面电荷和丰富的表面官能团等理化性质，而被认为是一种良好的吸附材料［3］.最近，其在固定大气CO2、改良土壤和修复受污染土壤等方面的重要性也逐渐受到各方重视［4］.目前，已有许多文献报道了生物炭对环境中重金属Cu、Cd、Pb的行为产生影响，如佟雪娇等［5］将稻草热解制备成生物炭，研究其对Cu2＋的吸附作用，发现其对Cu2＋的吸附依赖于溶液的pH 值.在较低pH 条件下，Cu2＋在稻草炭表面主要发生静电吸附；而在较高pH 条件下，Cu2＋主要发生专性吸附或形成表面沉淀.另外，Cu2＋与稻草炭表面的含氧官能团－COOH和－OH 形成有机络合物也是重要的吸附机制.李力等［4］研究表明，玉米秸秆生物炭对Cd2＋的吸附包括离子交换和阳离子－π作用两种吸附机理.陈再明等［6］探讨了水稻秸秆生物炭对Pb2＋的吸附动力学及等温吸附特征，结果表明：其对Pb2＋的吸附符合准一级动力学模型，而吸附等温线与Langmuir和Freundlich方程均拟合较好.相较而言，目前已有的研究鲜少针对重金属Cr（VI），生物炭对Cr（VI）的吸附研究还不系统.本文以油菜秸秆为原料，在500 ℃下热解制备生物炭，重点考察pH、吸附时间、Cr（VI）初始浓度等因素对油菜秸秆生物炭吸附性能的影响，分析其动力学及热力学特征.研究结果可为含Cr（Ⅵ）废水的净化处理提供参考，也可为铬污染土壤吸附固定化修复提供新的思路.1 材料与方法1.1 试剂与仪器重铬酸钾（天津市凯通化学试剂有限公司）；盐酸（白银良友化学试剂有限公司）；氢氧化钠（天津市元立化工有限公司）；硫酸（白银良友化学试剂有限公司）；磷酸（天津市登峰化学试剂厂）；丙酮（天津市富宇精细化工有限公司）；二苯碳酰二肼（天津市大茂化学试剂厂）；以上试剂均为分析纯，实验用水为去离子水.FA2004N 电子天平（上海精密科学仪器有限公司）；752型紫外分光光度计（上海光谱仪器有限公司）；THZ-82A 气浴恒温振荡器（江苏丹阳门石英玻璃厂）. 1.2 实验方法1.2.1 油菜秸秆生物炭的制备油菜（Brassica campestris L.）秸秆采自兰州周边某农村，将其洗净、烘干、粉碎后，压实装入坩埚中，盖上盖子，置于马弗炉中于500℃下炭化4 h.炭化后的生物炭用1 mol/L 的HCl反复酸洗6 h，再用去离子洗至中性，于80 ℃下烘干12 h，即得到实验用生物炭［6］.1.2.2 吸附实验移取20 mL一定质量浓度的Cr（VI）溶液于50 mL碘量瓶中，除pH 影响实验，其余实验均将溶液pH 调节至4.8，投加0.2 g油菜秸秆生物炭，于恒温（20～35℃）条件下振荡吸附一定时间后，过0.45 μm 滤膜，采用二苯碳酰二肼分光光度法测定滤液中的Cr（VI）浓度，计算吸附量和去除率.式中：q为吸附量（mg/g）；c1、c2分别为吸附前后溶液的质量浓度（mg/L）；V 为溶液体积（mL）；m 为生物炭质量（g）；η为去除率（%）.2 结果与讨论2.1 pH 对Cr（Ⅵ）去除率的影响Cr（Ⅵ）初始浓度为50 mg/L，调节溶液pH 为2.0～9.0，生物炭投加量为0.2 g，于25℃下恒温振荡24 h，去除率随pH 值的变化规律如图1所示.图1 pH 值对Cr（Ⅵ）去除率的影响Fig.1 Effect of pH on Cr（VI）removal rate当溶液pH≤6.0 时，油菜秸秆生物炭对Cr（VI）保持着一个较高的去除率，均在88%以上.而当pH＞6.0时，溶液中Cr（VI）的去除率急剧下降，降至53%左右.由此可见，pH 值对Cr（VI）去除率有显著影响，溶液中Cr（VI）的去除率随pH值的增加而减小.究其原因，一是溶液中的Cr（Ⅵ）是以、和等阴离子形态存在的.强酸性条件下，生物炭-Cr（VI）溶液体系中发生如下变化［7-8］：在H＋的参与下，生物炭表面大量存在的C＝O官能团与等阴离子以氢键形式结合，从而导致溶液中游离态的Cr（VI）减少，溶液Cr（VI）去除率升高.另外，生物炭表面的－OH 和－COOH 发生质子化，形成正电性官能团，与等阴离子通过静电作用结合也是酸性条件下Cr（VI）去除率较高的原因［9］.二是当溶液pH升高时，大量OH－的存在也会与等阴离子争夺吸附点位，从而导致Cr（Ⅵ）去除率下降.2.2 时间对生物炭吸附Cr（Ⅵ）的影响Cr（Ⅵ）初始浓度为50 mg/L，生物炭投加量为0.2 g，于20 ℃、25 ℃、30 ℃和35 ℃下分别振荡相应时间（0～30 h），油菜秸秆生物炭对Cr（Ⅵ）的吸附量随时间的变化规律，如图2所示.图2 时间对吸附量的影响Fig.2 Effect of time on Cr（VI）adsorption capacity 在4种温度下，油菜秸秆生物炭对Cr（Ⅵ）的吸附量均随着时间的推移不断增加，并逐渐趋于稳定.同时我们发现，在未达到吸附平衡前的一段时间内，同一吸附时间下，Cr（Ⅵ）的吸附量大小顺序为35℃＞30 ℃＞25℃＞20℃.在20℃和25℃条件下，16 h左右吸附基本达到平衡；而30 ℃和35 ℃时，这一时间则缩短近一半，只需8 h左右就可达到平衡.形成这一差异的原因可能是因为反应体系温度的升高，促使分子热运动加剧，加速了Cr（Ⅵ）扩散进入生物炭孔隙的速率.2.3 Cr（Ⅵ）初始浓度的影响生物炭投加量为0.2 g，控制Cr（Ⅵ）初始浓度为10～100 mg/L，于20 ℃、25 ℃、30 ℃和35 ℃下分别振荡24 h，吸附量随Cr（Ⅵ）初始浓度的变化规律如图3所示.图3 Cr（Ⅵ）初始浓度对吸附量的影响Fig.3 Effect of initial concentration on Cr（VI）adsorption capacity当Cr（Ⅵ）初始浓度为10～50 mg/L 时，Cr（Ⅵ）平衡吸附量增长很快，而Cr （Ⅵ）初始浓度增加到80～100 mg/L时，吸附量增长速度减缓，并逐渐趋于稳定.因此，4种温度下，Cr（Ⅵ）的平衡吸附量均随着初始浓度的增加而增加，并有逐渐趋于饱和的趋势.另外，当Cr（Ⅵ）初始浓度大于50 mg/L时，同一Cr （Ⅵ）初始浓度下，Cr（Ⅵ）的吸附量大小为35℃＞30 ℃＞25 ℃＞20 ℃.温度越高越有利于吸附的进行，说明生物炭对Cr（Ⅵ）的吸附是吸热反应，这于谢永彬等［10］的研究结果一致，吸附过程属于吸热反应的其吸附机理以化学吸附为主.2.4 吸附动力学为了研究生物炭对Cr（Ⅵ）的吸附速率快慢，采用准一级动力学方程和准二级动力学方程对图2实验数据进行回归处理.式（3）-（4）中：qt和qe分别为t时刻和吸附平衡时的吸附量（mg/g）；k1和k2分别为一级、二级速率常数.以［ln（qe－qt）］-t作图得准一级动力学方程，以（t/qt）-t作图得准二级动力学方程，拟合得到的一级、二级动力学方程参数，如表1所示.表1 油菜秸秆生物炭吸附Cr（Ⅵ）的动力学参数Tab.1 Kinetic parameters of adsorption of Cr（VI）onto biochar由表1可知，4种温度下，准二级动力学方程的R 2 均高于准一级动力学方程的，并且实验测得的平衡吸附量与准二级动力学方程计算得到的结果也最接近，说明准二级动力学方程更适合描述油菜秸秆生物炭对Cr（Ⅵ）吸附过程.另外，准二级速率常数k2随温度升高而增加正好与实验中温度越高吸附越快的事实吻合.因此化学吸附是控制吸附反应速率的最重要因素.类似地，安增莉等在研究水稻秸秆生物炭对Pb（Ⅱ）的吸附动力学时也到了相同的结论.2.5 等温吸附图4所示为不同Cr（Ⅵ）浓度下，油菜秸秆生物炭对Cr（Ⅵ）的吸附等温曲线.由图4可知，油菜秸秆生物炭对Cr（Ⅵ）的吸附量与溶液平衡浓度密切相关.吸附量随平衡浓度的增加先快速增加而后趋于稳定.当溶液平衡浓度较低时，生物炭对Cr （Ⅵ）的吸附量迅速增加，但当平衡浓度增至一定值时，吸附量增加减缓，最终达到平衡.图4 生物炭对Cr（Ⅵ）的等温吸附曲线Fig.4 Sorption isotherms of Cr（Ⅵ）onto biochar in aqueous solution采用Langmuir等温方程和Freundlich等温方程对图4实验数据进行拟合. Langmuir方程：Freundlich方程：式（5）-（6）中：qe是平衡吸附量；ce是平衡浓度；qm为饱和吸附量；kF和b为吸附平衡常数，其大小与吸附量有关为非线性系数，其大小与吸附强度有关.一般认为，kF值越大吸附量越高值越小，其吸附性能越好［11］.分别以ce/qe对ce、ln qe对ln ce作图，得到Langmuir和Freundlich等温吸附方程，拟合得到的Langmuir和Freundlich等温方程参数，如表2所示.由表2中的相关系数R 2 可以得出，Langmuir等温式能够很好的描述Cr（Ⅵ）在油菜秸秆生物炭上的等温吸附行为.4种温度（20 ℃，25 ℃，30 ℃和35 ℃）下，Langmuir等温方程的线性相关系数均大于0.972 2，生物炭对Cr（Ⅵ）的最大吸附量分别为5.96、6.62、7.49和8.59 mg/g.我们发现，当温度由20℃升高到35℃时，最大吸附量也相应增大，从5.96 mg/g增加到8.59 mg/g，这说明油菜秸秆生物炭对Cr（Ⅵ）的吸附属于吸热的化学反应.Langmuir吸附等温式是通过一系列假设条件推导出来的单分子层吸附公式，通常化学吸附主要为单分子层吸附［12］.可见，油菜秸秆生物炭对Cr（VI）的吸附以化学吸附为主.表2 油菜秸秆生物炭吸附Cr（Ⅵ）的热力学参数Tab.2 Themodynamics parameters of adsorption of Cr（VI）onto biochar3 结论1）油菜秸秆生物炭对溶液中的Cr（VI）具有较好的去除作用，其对Cr（VI）的去除能力受pH、吸附时间、Cr（VI）初始浓度的影响.其中，pH 是影响Cr（VI）吸附量的重要因素，溶液中Cr（VI）的去除率随着pH 升高显著降低，当pH 为2.0时，去除率达到最大98.87%；25℃时，油菜秸秆生物炭对Cr（VI）的吸附平衡时间约16 h.2）油菜秸秆生物炭对Cr（VI）的吸附动力学符合准二级动力学方程，而吸附等温线与Langmuir等温吸附模型拟合较好；油菜秸秆生物炭对Cr（VI）的吸附主要是吸热的化学吸附.【相关文献】［1］赵二劳，王璐，武宇芳，等.花生壳活性炭对Cr（Ⅵ）的吸附性能［J］.电镀与精饰，2012，34（4）：42-46.［2］刘晓芳，刘满红，张晓梅，等.澳洲坚果壳活性炭对Cr（Ⅵ）的吸附性能［J］.云南民族大学学报：自然科学版，2012，21（3）：178-181.［3］安增莉，侯艳伟，蔡超，等.水稻秸秆生物炭对Pb（Ⅱ）的吸附特性［J］.环境化学，2011，30（11）：1851-1857.［4］李力，陆宇超，刘娅，等.玉米秸秆生物炭对Cd（Ⅱ）的吸附机理研究［J］.农业环境科学学报，2012，31（11）：2277-2283.［5］佟雪娇，李九玉，袁金华，等.稻草炭对溶液中Cu（Ⅱ）的吸附作用［J］.环境化学，2012，32（1）：64-68.［6］陈再明，方远，徐义亮，等.水稻秸秆生物碳对重金属Pb2＋的吸附作用及影响因素［J］.环境科学学报，2012，32（4）：769-776.［7］Wang X S，Chen L F，Li F Y，et al.Removal of Cr（Ⅵ）with wheat-residue derived black carbon：reaction mechanism and adsorption performance［J］.Journal of Hazardous Materials，2010，175（1/3）：816-822.［8］丁文川，刘任露，曾晓岚，等.污泥热解残渣对废水中Cr（VI）去除作用的研究［J］.安全与环境学报，2010，10（4）：8-12.［9］Singh S R，Singh A P.Treatment of water containg chromium（VI）using rice husk carbon as a newlow cost adsorbent［J］.Int.J.Environ.Res.，2012，6（4）：917-924. ［10］谢永彬，刘敬勇，刘凯，等.甘蔗渣对水中Cr（Ⅵ））吸附性能的实验研究［J］.水科学与工程技术，2012，6：39-42.［11］马宏飞，李薇，韩秋菊，等.废茶渣对Cr（Ⅵ）的等温吸附模型研究［J］.科学技术与工程，2012，12（27）：7149-7152.［12］刘俊劭，胡家朋，颜志权，等.表面改性活性炭对Cr（Ⅵ）的吸附性能研究［J］.工业水处理，2012，32（7）：32-35.。
改性玉米秸秆对废水中Cr(Ⅵ)的吸附性能研究
改性玉米秸秆对废水中Cr(Ⅵ)的吸附性能研究景旭东;阎杰;林海琳;杨晓清【摘要】对经碱处理和醚化接枝的改性玉米秸秆吸附剂进行了结构表征、吸附条件优化、吸附动力学及吸附等温线研究.结果表明,对于200 mg/L的Cr(Ⅵ)废水,改性玉米秸秆吸附剂最佳吸附条件:吸附剂投加量为1.0g,反应温度为40℃,pH=3,反应时间为300 min.吸附过程服从准二级动力学方程,吸附等温线符合Langmuir模型.【期刊名称】《环境污染与防治》【年(卷),期】2016(038)003【总页数】5页(P67-71)【关键词】改性玉米秸秆;Cr(Ⅵ);吸附动力学;吸附等温线【作者】景旭东;阎杰;林海琳;杨晓清【作者单位】仲恺农业工程学院化学化工学院,广东广州 510225;仲恺农业工程学院化学化工学院,广东广州 510225;仲恺农业工程学院化学化工学院,广东广州510225;仲恺农业工程学院化学化工学院,广东广州 510225【正文语种】中文随着我国经济的发展，工业污染问题越来越严重，特别是工业废水中含有的各类重金属对人类健康带来了极大的危害[1]。
Cr(Ⅵ)对人体的毒性很大[2]，具有致癌作用。
目前，常规的废水重金属处理方法主要有还原沉淀法[3]、离子交换法和吸附法[4]等。
其中，吸附法应用最广，而制备吸附性能良好且成本低廉的吸附剂是需要重点攻克的问题[5-6]。
我国是玉米种植大国，每年生产的玉米秸秆在2亿t以上[7]，而且有逐年增加趋势[8]。
除少量玉米秸秆用作还田、饲料或农村生活燃料外，大部分秸秆都被直接焚烧处理，既造成环境污染，又导致资源浪费[9]。
《全国农业可持续发展规划(2015—2030年)》把农作物秸秆全面利用作为治理环境污染的重要目标。
秸秆中含有丰富的纤维素，纤维素中含有可以醚化和酯化的羟基[10-11]，近年来通过秸秆改性制备新型功能化学品成了国内研究的热点[12-13]。
郑刘春[14]用改性玉米秸秆吸附镉离子，王宇等[15]用改性玉米秸秆吸附硝酸根离子，都表现出良好的吸附性能。
改性小麦秸秆生物炭对水中Cr(Ⅵ)的吸附性能
改性小麦秸秆生物炭对水中Cr（Ⅵ）的吸附性能摘要：本文采用改性小麦秸秆生物炭作为吸附剂，研究其对水中Cr（Ⅵ）的吸附性能。
利用扫描电镜（SEM）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）等对改性小麦秸秆生物炭进行表征。
结果表明，改性小麦秸秆生物炭对Cr（Ⅵ）具有较好的吸附性能，且吸附过程符合准二级动力学模型及Langmuir吸附等温模型。
通过本研究，为改性小麦秸秆生物炭在水处理领域的应用提供了理论依据。
一、引言金属铬是一种重要的工业原料，在制革、镀鉻、电镀等工业中有着广泛的应用。
由于其高毒性和易溶解性，铬往往存在于工业废水和废渣中，并对环境和人体健康造成严重威胁。
六价铬（Cr（Ⅵ））是一种高毒性的铬化合物，对人体的皮肤、消化道和呼吸道都有害，因此对Cr（Ⅵ）的治理成为了环境领域的热点问题。
目前，针对水中Cr（Ⅵ）的治理方法主要包括化学还原、离子交换、电化学、吸附等技术，生物炭吸附技术由于其低成本、良好的稳定性和高效的吸附性能而备受瞩目。
生物炭是一种由植物秸秆、枝叶等可再生生物质经热解而成的炭质材料，具有良好的孔隙结构和表面性质，很适合用于水处理领域。
传统的生物炭在吸附性能上存在一定的限制，因此需要通过改性手段来提高其吸附性能。
二、实验部分1. 实验材料和仪器实验材料：小麦秸秆、Cr（Ⅵ）标准品（1000 mg/L）、盐酸、硫酸、硝酸、乙醇、甲醇。
实验仪器：傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）、X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）。
2. 实验步骤（1）制备小麦秸秆生物炭将小麦秸秆经干燥后碾磨成粉末，然后在氮气氛围下，将小麦秸秆粉末放入炉中进行热解，制备小麦秸秆生物炭。
随后，对其进行物理或化学改性处理，获得改性小麦秸秆生物炭。
（2）吸附实验将一定质量的改性小麦秸秆生物炭与一定体积的Cr（Ⅵ）标准溶液置于振荡器中，以一定时间间隔取样，用原子吸收光谱法检测Cr（Ⅵ）的浓度变化，计算吸附率。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
油菜秸秆对Cr(VI)的吸附实验
摘要：农林生物质是一种成本低、环境友好的重金属废水处理材料，也是受重
金属污染环境的修复材料之一。
本实验以秸秆作为生物吸附剂去除溶液中的Cr(VI)，针对吸附温度影响吸附的结果进行了实验研究。
对100mL 浓度为10mg/L 初始pH 为2的Cr(VI)溶液，分别在温度25℃、45℃时秸秆对Cr(VI) 的去除率研究，结果随着温度的增加，对 Cr(VI)去除率增大。
关键词：秸秆 吸附 Cr （Ⅵ） 温度 实验目的、原理 目的：
传统的重金属废水处理技术有化学沉淀法、溶剂萃取法、生物絮
凝法、反渗透法、离子交换法和生吸附法等。
其中生物吸附法具有原料来源广，品种多、成本低，在低浓度下处理效果好、吸附性大、选择性好，吸附设备简单，易操作等特点而备受人们的青睐。
因此利用生物吸附剂处理含重金属废水具有广阔的用用前景和较好的环境效益和社会效益
水资源匮乏与质量下降正引起全世界的关注。
而冶金工业、电镀与制革等行业每天排出大量的含铬废水。
就电镀废水而言, 全国电镀厂、点约有1 万家, 每年排放出的废水达40 亿m3。
含铬废水危害大, 尤其是六价含铬化合物是最常见的致癌物, 治理十分困难。
与此同时, 随着作物复种指数的不断增大, 秸秆数量急剧增加, 而农村劳动力及燃料结构的变化, 造成农作物秸秆废弃物数量急剧上升。
这些宝贵的秸秆资源多被直接野外焚烧, 对空气环境造成极大破坏。
目前处理含铬废水方法主要是化学还原法、黄原酸酯法、光催化法及水泥基固化法等 ,但由于处理困难或费用偏高等原因而未得到广泛应用。
原理：在PH=2、温度不同的条件下，利用生物吸附吸附Cr （Ⅵ），再利用可见分光度计测出Cr （Ⅵ）吸附前后的浓度，根据公式 计算出去除率R 。
100%
C C C R 0
t
0⨯-=
仪器与试剂：
仪器：745PC型紫外可见分光光度计（上海精密科技有限公司）
HC-3518高速离心机（科大创新股份有限公司中佳分公司）
SH282恒温振荡器（常州国华电器有限公司）
JA1003N电子天平（上海海仪器有限公司）
试剂:重铬酸钾（AR，合肥医药站化玻部）
浓硫酸（AR，上海化工总公司）
浓磷酸（AR，上海化工总公司）
盐酸（AR，上海苏懿化学试剂有限公司）
氢氧化钠（AR，上海苏懿化学试剂有限公司）
丙酮（AR，国药集团化学试剂有限公司）
油菜秸秆（采自当地成熟秸秆）
试验方法与步骤
1. 标准溶液的配制
（1）Cr6+储备液的配制
准确称取0.141g重铬酸钾固体，用蒸馏水溶解后，移入500mL容量瓶，配制
成0.282g·L-1的K
2Cr
2
O
7
标准溶液，其Cr6+浓度为100mg·L-1。
（2）显色剂的配制
称取0.5g二苯碳酰二肼固体于250mL烧杯中，用125mL丙酮溶解；待溶解完全后，加蒸馏水至250mL并用玻璃棒搅拌散热，待溶液冷却后移入250mL棕色试剂瓶中。
（所有操作均在通风橱中进行）
2. 标准曲线的绘制
按下表配制系列Cr(Ⅵ)浓度：加蒸馏水至刻度线，摇匀；显色5–10min后用1cm比色皿、以空白试剂做参比，在波长540nm处测定吸光度。
以浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制标准曲线并拟合线性方程（Origin 软件）。
3. 实验过程
①取10mLCr 6+储备液10mL 于锥形瓶中，加入90mL 去离子水，配成10mg/L 的Cr 6+溶液。
②用稀HCl 和NaOH 调节溶液pH 2。
③用托盘天平称取一定量的秸秆，加入锥形瓶中，在一定温度下搅拌反应。
④分别在0、5、10、20、30、45、60min 取样，测其吸光度。
⑤根据Cr(VI)标准曲线计算溶液浓度，由
计算去除率R。
（其中C 0、C t 分别表示吸附前后溶液中Cr 6+的浓度（mg ·L -1）） ⑥绘制R-t 曲线。
结果与讨论
以浓度为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制标准曲线，如图1所示。
由此可见，铬离子的浓度在0–4mg ·L -1之间符合朗伯-比尔定律。
100%C C C R 0
t
0⨯-=
将图1中的各点进行线性拟合可以得到标准曲线方程为：
0.0230.423c A -=
将每次测得的吸光度值代入此标准曲线方程，即可计算出Cr 6+浓度。
反应温度对去除率的影响
分别配制三份10mg ·L -1的Cr(VI)溶液各100mL ，调节溶液pH 至2，加入2g/L 的改性后秸秆，放置在振荡器中，分别在298K 、308K 和318K 的温度下以180 rpm 的转速恒温振荡60min ，期间每隔一定时间取样，样品离心分离后，取上清液比色，测Cr(VI)浓度，计算去除率R(%)。
结果见图2。
由图2可知，油菜秸秆对Cr(Ⅵ) 的去除率随着温度的升高而稍有降低，低温利于此吸附反应的发生。
结论
油菜秸秆对于Cr （Ⅵ）的吸附具有一定的作用，油菜秸秆对Cr(Ⅵ) 的去除率随着温度的升高而稍有降低，低温利于此吸附反应的发生。
这种用油菜秸秆处理含Cr （Ⅵ）污水的的方法值得推广，既利于农业有机废物的利用，而且此方法操作简单、不会产生二次污染、费用少。
图1 铬离子标准曲线
20
40
60
80
100
R (%)
t(min)
图2 温度对去除率的影响
参考文献
[1] 陶长元，刘作华，李晓红，等.米糠生物质解毒含铬Cr(VI)水溶液的研究[J].环境工程学报，2007，1（2）：13—15.
[2] 许彩霞，戴友芝，吴爱明.米糠和麦麸对水中Cr(VI)的吸附研究[J].水处理技术2007，33（9）：53—56.
[3] 谢红梅，贺毅，许尊炼，等.农业有机废弃物对废水中Cr(VI)吸附效果的研究[J].云南农业大学学报，2010，25（2）:178—182.
[4]陈丽华.改性纤维素吸附剂的制备及其对重金属离子的吸附[J].中国新技术新产品2009，NO.12.
[5]周洲.毕业论文，201。