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工业化生产生物质炭对复合污染水体中四环素的吸附性能

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环境科学 2025年第1期46卷 272-281页

作者：雷可刘莉莉张佳宏方婧单胜道浙江科技大学环境与资源学院浙江省废弃生物质循环利用与生态处理技术重点实验室

相比于实验室制备生物质炭，工业化生产生物质炭对水体中抗生素吸附性能的研究较少.选取3种工业化批量生产的生物质炭（花生壳炭、污泥炭和易腐垃圾炭），较系统地研究了其对复合污染水体中四环素的吸附性能.结果表明，Freundlich方程... 详细信息

相比于实验室制备生物质炭，工业化生产生物质炭对水体中抗生素吸附性能的研究较少.选取3种工业化批量生产的生物质炭（花生壳炭、污泥炭和易腐垃圾炭），较系统地研究了其对复合污染水体中四环素的吸附性能.结果表明，Freundlich方程能较好地拟合3种生物质炭对四环素的吸附等温线，在较高四环素浓度（>10 mg·L-1）时，生物质炭对四环素的吸附能力顺序为：易腐垃圾炭>污泥炭>花生壳炭.花生壳炭的芳香性、疏水性和比表面积对其吸附四环素具有重要影响，可能的主要吸附机制是π—π作用、疏水性作用和孔填充作用.污泥炭的比表面积和孔隙体积对其吸附四环素具有重要影响，可能的主要吸附机制是孔填充作用、表面络合作用和氢键作用.易腐垃圾炭的可溶性有机碳组分和灰分对其吸附四环素具有主导作用，分配作用是主要的吸附机制，其次可能是阳离子—π作用和表面络合作用.共存污染物对生物质炭吸附四环素的影响因生物质炭的种类而异.随着水体中离子强度和氨氮浓度的增加，花生壳炭对四环素的吸附量总体呈小幅上升趋势，而污泥炭则呈小幅降低趋势.易腐垃圾炭对四环素的吸附过程基本不受离子强度和氨氮的影响.共存磷酸盐显著降低了3种生物质炭对四环素的吸附效率.共存好氧有机物对3种生物质炭吸附四环素均没有明显影响.污泥炭和易腐垃圾炭对水体中四环素的吸附具有很好的可循环再生能力.研究结果为生物质炭去除水体中抗生素的工程应用提供了可靠的科学依据和理论支撑.

关键词：生物质炭工业化生产四环素共存污染物吸附

一种基于Flory-Huggins理论的等温吸附模型——用于分析小麦粉的水分吸附

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食品工业科技 2025年第1期46卷 114-120页

作者：李望铭马荣琨贾庆超徐娜孔欣欣魏笑笑郑州科技学院食品科学与工程学院河南郑州450064 郑州轻工业大学食品与生物工程学院河南郑州450002

本文基于Flory-Huggins方程提出一种水分等温吸附模型,该模型采用Langmuir模型表示结合水的吸附,其余水分在干物质-结合水体系中的吸附遵循Flory-Huggins方程,并采用橡胶弹性理论的幻影模型计算弹性作用对水分化学势的贡献。采用动态水... 详细信息

本文基于Flory-Huggins方程提出一种水分等温吸附模型,该模型采用Langmuir模型表示结合水的吸附,其余水分在干物质-结合水体系中的吸附遵循Flory-Huggins方程,并采用橡胶弹性理论的幻影模型计算弹性作用对水分化学势的贡献。采用动态水分吸附分析仪测定了小麦粉在20、30、40℃时的吸湿及解吸平衡水分,对所提出的模型进行分析验证。结果表明,采用本文提出的等温吸附模型能够很好描述小麦粉的水分等温吸附特性,预测的Flory-Huggins相互作用参数χ在0.86~1.52之间,大分子交联浓度在3000~6400 mol/m3之间,说明所提出的模型是合理的。基于该模型的分析显示,温度对平衡水分含量的影响主要归结为对Langmuir水含量的影响,在中低水分活度时混合效应是决定化学势的主要因素,而在高水分活度时弹性效应的贡献不容忽略。

关键词：水分吸附 Flory-Huggins 理论 Langmuir 吸附橡胶弹性化学势小麦粉

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相变耦合吸附储热填充床的蒸汽热输出特性

中国电机工程学报 2025年

作者：李卓航葛志伟王亮梁志松徐德厚林曦鹏陈海生中国科学技术大学近代力学系中国科学院工程热物理研究所国家能源大规模物理储能技术(毕节)研发中心

为探究及优化吸附储热填充床的蒸汽热输出特性，该文采用空气作为储热介质、低品位水作为释热介质，搭建相变耦合吸附储热填充床进行实验研究。对比不同填充床内部填料结构下的系统储/释热性能，探讨了填充床内部斜温层形成及演变规律... 详细信息

为探究及优化吸附储热填充床的蒸汽热输出特性，该文采用空气作为储热介质、低品位水作为释热介质，搭建相变耦合吸附储热填充床进行实验研究。对比不同填充床内部填料结构下的系统储/释热性能，探讨了填充床内部斜温层形成及演变规律；通过变换不同储／释热操作条件，获得了储/释热温度与低品位水变蒸汽的最优对口条件。实验结果表明：相变耦合吸附填充床有利于在释热过程中形成稳定的斜温层，蒸汽输出温度188 ℃时的瞬时释热功率约为22 kW。储热温度的增加对系统性能的提升具有显著影响，释热温度一定的情况下，系统能效随着储热温度的提升而增加，储热温度200 ℃时，填充床储释热效率可达99%，该研究对于开发工业低品位废热的稳定提质利用技术等方面具有指导意义。

关键词：相变储热热化学储热吸附斜温层填充床

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低温低压下活性炭吸附氢气的分子模拟

天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2025年第1期58卷 81-90页

作者：唐忠利王子瑶吴甜甜李文彬张东辉天津大学化工学院天津300350

低温吸附法处理激光尾气中的H_(2)相较于传统尾气处理方法具有体积小、质量轻、运行成本低、无振动噪声等特点,其关键问题是开发低温低压条件下高性能的H_(2)吸附剂.以石墨片微元构建多孔活性炭模型,使用巨正则蒙特卡罗(GCMC)模拟探究H_... 详细信息

低温吸附法处理激光尾气中的H_(2)相较于传统尾气处理方法具有体积小、质量轻、运行成本低、无振动噪声等特点,其关键问题是开发低温低压条件下高性能的H_(2)吸附剂.以石墨片微元构建多孔活性炭模型,使用巨正则蒙特卡罗(GCMC)模拟探究H_(2)在多孔活性炭中的吸附行为,通过考察多种因素的影响,期望获得更高的H_(2)吸附量.计算使用pcff力场,范德华相互作用采用Lennard-Jones 12-6形式,将计算得到的H_(2)吸附等温线以及模型的BET参数与实验值对比,验证了模型和力场的准确性.之后探究了石墨片微元尺度、多孔活性炭密度和吸附温度对H_(2)吸附的影响.结果显示:石墨片微元尺度对H_(2)的吸附有较大影响,由1环构建的模型性能最差,由19环构建的模型性能最好,从吸附性能来看,在单一石墨微元模型和混合石墨微元模型中均满足19环>37环>7环>1环;在所建立的0.5~1.3 g/cm^(3)模型密度范围内,存在最优密度1.1 g/cm3,此时能够获得最大H_(2)吸附量,比表面积和孔径分布二者共同作用影响吸附性能;温度对H_(2)低温吸附有较大影响,当吸附温度升高5 K和10 K时,吸附量分别下降了19.1%和36.8%,因此加强吸附过程中的散热和优化吸附床结构可以提高氢气的吸附量.

关键词：活性炭吸附蒙特卡罗模拟氢低温低压

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土壤中典型矿物对锑的吸附-沉积行为研究

岩矿测试 2025年第1期44卷 127-139页

作者：郭贵宾袁晓雅黄理金帅琴胡圣虹欧阳磊生物地质与环境地质国家重点实验室中国地质大学(武汉)材料与化学学院湖北武汉430074

矿物开采、煤炭燃烧等人类活动使大量的锑进入土壤,造成严重的锑污染,危害人类健康。厘清环境中锑的吸附-沉积行为对锑的环境归趋预测及污染防治具有重要意义,但土壤中典型矿物对锑的吸附沉积行为缺乏系统比较,界面吸附形态也难以表征... 详细信息

矿物开采、煤炭燃烧等人类活动使大量的锑进入土壤,造成严重的锑污染,危害人类健康。厘清环境中锑的吸附-沉积行为对锑的环境归趋预测及污染防治具有重要意义,但土壤中典型矿物对锑的吸附沉积行为缺乏系统比较,界面吸附形态也难以表征。为了系统地比较土壤中典型矿物对锑的吸附能力差异,本文选用土壤中常见的5种金属氧化物(赤铁矿、针铁矿、水铁矿、氧化铝、斜方锰矿)和1种黏土矿物(高岭石),探究Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)在其表面的吸附热、动力学行为,并基于原位拉曼光谱表征分析了锑的吸附形态,推测其吸附机理。结果表明:铁锰氧化物对锑的吸附容量较大,而氧化铝、高岭石对锑吸附容量较小,6种典型矿物对Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)吸附容量(mg/g)分别为水铁矿(101.4、55.9)>斜方锰矿(16.52、7.58)>针铁矿(13.30、5.67)>赤铁矿(5.13、3.70)>氧化铝(1.66、1.69)>高岭石(0.27、0.51);受锑存在形态及矿物表面电位的影响,酸性条件下有利于Sb(Ⅴ)的吸附,吸附量较之碱性环境有24%~78%增加,而Sb(Ⅲ)的吸附受pH值影响较小(变化范围0.3%~14%);土壤中典型矿物对不同浓度的Sb(Ⅴ)主要为吸附作用,而Sb(Ⅲ)在较高浓度时,可能在矿物表面发生沉积,形成Sb_(2)O_(3)。本文通过采用拉曼光谱,基于锑的特征谱峰,可方便地对矿物表面吸附态和沉积态的锑进行原位表征。

关键词：锑水铁矿斜方锰矿氧化铝吸附沉积拉曼光谱

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原位生长UiO-66/海藻酸钠基气凝胶对双氯芬酸钠的吸附及分子模拟研究

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环境科学学报 2025年

作者：范志杰王宁陈爱侠卫潇蒲马雪儿高雅君朱明叶长安大学水利与环境学院长安大学旱区地下水文与生态效应教育部重点实验室长安大学水利部旱区生态水文与水安全重点实验室山东伟基炭科技有限公司

双氯芬酸钠（DCF）在水环境中广泛存在，如何有效去除水中DCF备受关注.气凝胶和金属有机框架（MOF）具备卓越的吸附性能，将其用于水中DCF去除具有广阔的应用前景.然而原始气凝胶和MOF材料分别存在孔隙结构差和粉末状难回收双重问题.本... 详细信息

双氯芬酸钠（DCF）在水环境中广泛存在，如何有效去除水中DCF备受关注.气凝胶和金属有机框架（MOF）具备卓越的吸附性能，将其用于水中DCF去除具有广阔的应用前景.然而原始气凝胶和MOF材料分别存在孔隙结构差和粉末状难回收双重问题.本研究以海藻酸钠为前驱体、CaCl2为交联剂制备海藻酸钠基气凝胶，并原位生长锆基MOF（UiO-66），构建对DCF具有优异吸附性能的宏观材料.结果表明，将UiO-66原位生长在海藻酸钠气凝胶上不仅巧妙解决了MOF难回收的问题，而且使材料具有了高比表面积(276.7 m2·g-1)和丰富的孔结构，其对DCF的吸附量高达418.1 mg·g-1，并且具有一定的抗干扰能力和再生性能.通过模型拟合，说明其对DCF的吸附是以化学吸附为主的单层吸附过程.利用UiO-66的分子模拟，分析了该材料对DCF的吸附结合位点，结果表明，其吸附机理主要为羧酸氧以及氯原子与UiO-66中的Zr离子之间的配位作用，并伴随部分氢键作用以及金属（Zr）-π相互作用.研究成果为MOF基复合气凝胶宏观体的构建和吸附机理研究提供了参考.

关键词：气凝胶 MOF 原位生长 DCF 吸附分子模拟

羟基磷灰石改性竹笋壳生物炭的合成及吸附性能研究

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分析测试学报 2025年第1期44卷 126-134页

作者：夏蒸雷兰石铁应鲍云云梁汝萍邱建丁东华理工大学核资源与环境国家重点实验室江西南昌330013 南昌大学化学化工学院江西南昌330031

该研究以竹笋壳为原料合成了具有多孔结构和亲水性磷酸基团的羟基磷灰石改性竹笋壳生物炭(BSHAP),用于高效吸附废水中的铀酰离子(UO_(2)^(2+))。BS-HAP的多孔结构可有效增加与UO_(2)^(2+)的接触面积,促进对UO_(2)^(2+)的吸附;BS-HAP中... 详细信息

该研究以竹笋壳为原料合成了具有多孔结构和亲水性磷酸基团的羟基磷灰石改性竹笋壳生物炭(BSHAP),用于高效吸附废水中的铀酰离子(UO_(2)^(2+))。BS-HAP的多孔结构可有效增加与UO_(2)^(2+)的接触面积,促进对UO_(2)^(2+)的吸附;BS-HAP中的磷酸基团可为化学吸附UO_(2)^(2+)提供结合位点,使得BS-HAP对UO_(2)^(2+)具有优异的吸附性能。同时,Ca^(2+)与UO_(2)^(2+)之间的离子交换作用以及生物炭与UO_(2)^(2+)之间的静电相互作用,协同促进了BSHAP对UO_(2)^(2+)的吸附。在酸性条件下,BS-HAP对UO_(2)^(2+)的吸附容量为815.2 mg·g^(-1)。BS-HAP不仅对UO_(2)^(2+)具有强的吸附能力,还具有良好的选择性和稳定性,即使经多次循环使用,仍能保持对UO_(2)^(2+)的高效去除能力。BS-HAP为含铀废水处理提供了有效方法,对推动绿色可持续的废水处理技术发展具有重要意义。

关键词：竹笋壳生物炭羟基磷灰石铀酰离子吸附

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不同钝化剂对土壤砷吸附解吸的影响

土壤 2025年

作者：李仁英全红李绍通刘雨霏简静李玉聪芦文皓段盛芹普布次松南京信息工程大学生态与应用气象学院农业与生态气象江苏省高校重点实验室南京信息工程大学生态与应用气象学院中国气象局生态系统碳源汇重点开放实验室

为筛选重金属污染农田土壤砷的高效钝化剂，通过批处理试验，研究了玉米秸秆生物质炭(MBC)、花生壳生物质炭(PBC)、凹凸棒石(ATP)和羟基磷灰石(HAP)4种钝化剂对土壤砷吸附解吸的影响。结果表明：不同钝化剂均显著增加了土壤砷的吸附量... 详细信息

为筛选重金属污染农田土壤砷的高效钝化剂，通过批处理试验，研究了玉米秸秆生物质炭(MBC)、花生壳生物质炭(PBC)、凹凸棒石(ATP)和羟基磷灰石(HAP)4种钝化剂对土壤砷吸附解吸的影响。结果表明：不同钝化剂均显著增加了土壤砷的吸附量和吸附率(PATP>PCB>MBC>对照。土壤对砷的等温吸附曲线更符合Langmuir方程(P吸附量和结合强度，最大吸附量顺序为：ATP> PBC>MBC> HAP>对照。吸附解吸试验表明，土壤对砷的吸附动力学行为更符合Elovich方程(P吸附效果较好，但HAP对土壤砷的解吸量较ATP高25.0%～86.3%，因此，从吸附解吸两方面综合考虑，ATP是土壤砷较好的钝化剂。

关键词：砷钝化剂吸附解吸吸附动力学

UIO-66改性对SF6/N2混合气体及其分解产物的吸附特性研究

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化工学报 2025年

作者：朱峰赵跃马凤翔刘伟国网安徽省电力有限公司电力科学研究院

相比于纯SF6气体，SF6/N2混合气体GIS设备发生放电故障产生的分解产物更为复杂，使SF6/N2混合气体的净化处理难度增加。研究SF6/N2混合气体分解产物的吸附净化方法对其净化处理具有重要意义。设计搭建了电晕放电分解产物吸附实验平台，... 详细信息

相比于纯SF6气体，SF6/N2混合气体GIS设备发生放电故障产生的分解产物更为复杂，使SF6/N2混合气体的净化处理难度增加。研究SF6/N2混合气体分解产物的吸附净化方法对其净化处理具有重要意义。设计搭建了电晕放电分解产物吸附实验平台，对SF6/N2混合气体及其分解产物进行定量分析，基于分子动力学理论分析改性前的有机金属架构UIO-66及改性后的3种有机金属架构（UIO-66-12 Ti、UIO-66-24 Ti、UIO-66-36 Ti），通过蒙特卡洛模拟进一步分析了吸附热及压力对吸附能力的影响，并通过实验验证模拟分析结论。研究结果表明：改性前UIO-66对分解产物H2S、SO2、SO2F2、SOF2气体的吸附率高于67%，对N2O、CF4气体的吸附率低于5%；改性后的3种有机金属架构对前述分解产物的吸附能力平均提高了41.02%，且对SF6的吸附能力提升微小，几乎无显著变化，有利于分离回收，其中UIO-66-24 Ti对CF4、N2O气体吸附能力最强，分别提高了86.55%和67.06%。改性后有机金属架构有利于SF6/N2混合气体中分解产物的吸附净化，为开发适用于SF6/N2混合气体分解产物的吸附剂提供了理论基础。

关键词：放电分解产物分子动力学蒙特卡罗模拟吸附有机金属架构UIO-66改性 SF /N 混合气体分子模拟