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核桃壳微介孔生物炭制备及其对砷吸附特性的研究

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核桃壳微介孔生物炭制备及其对砷吸附特性的研究

作者：张赞培河南农业大学

学位级别：硕士

核桃是全球重要的经济树种之一,随着种植面积的增加,核桃产量逐年上升,2019年全球核桃产量约为500万吨。核桃加工成核桃仁,用于食用油、核桃露、枣夹核桃等各种产品的生产后,会产生大量的核桃壳。核桃壳被用作抛光粉,滤料,培养基质等,... 详细信息

核桃是全球重要的经济树种之一,随着种植面积的增加,核桃产量逐年上升,2019年全球核桃产量约为500万吨。核桃加工成核桃仁,用于食用油、核桃露、枣夹核桃等各种产品的生产后,会产生大量的核桃壳。核桃壳被用作抛光粉,滤料,培养基质等,但附加值不高,利用率低,导致大量的核桃壳被直接废弃。随着工业化程度不断加深,重金属污染的问题也日益严峻,而生物炭可以在重金属污染治理方面发挥重要作用。因此,将核桃壳制备成生物炭,既可以减少核桃壳资源的浪费,提升核桃壳的经济价值,又能够对重金属进行吸附,为生态环境的修复做出贡献。本研究以核桃壳为研究材料,采用慢速热解方法,制备得到核桃壳生物炭,采用氢氧化钾改性方法,制备得到核桃壳微介孔生物炭,并解析对重金属砷的吸附特性。研究结果主要如下:(1)核桃壳生物炭的制备及改性将核桃壳粉过80目筛后,采用行星球磨仪分别球磨1h、3h、6h、9h、12h(编号分别为WN-1、WN-3、WN-6、WN-9、WN-12);将球磨后的样品放入热窑炉中进行慢速热解,得到核桃壳生物炭(编号为WN-1B、WN-3B、WN-6B、WN-9B、WN-12B),得率分别为42.78%、42.26%、40.29%、39.68%和39.03%;利用氢氧化钾对核桃壳生物炭进行改性,实现对核桃壳生物炭的增孔与扩孔,得到核桃壳微介孔生物炭(编号为WN-1BM、WN-3BM、WN-6BM、WN-9BM、WN-12BM)。(2)改性前后核桃壳生物炭官能团的变化规律采用傅里叶变换红外光谱仪,通过溴化钾压片法对核桃壳微介孔生物炭的官能团变化规律进行分析,发现未改性的核桃壳生物炭中官能团主要为羧基、双键(碳碳、碳氧)、氨基,改性后得到的核桃壳微介孔生物炭的官能团主要为羧基、双键(碳碳、碳氧)、羟基,推测是由于在高温改性过程中发生了化学反应导致官能团的种类发生了部分变化。(3)改性前后核桃壳生物炭比表面积及孔径特征采用比表面积及孔径分析仪、扫描电镜、透射电镜对核桃壳的微介孔生物炭进行比表面积和孔径分布的表征,通过氮气等温吸附原理与方法,发现未改性的核桃壳生物炭比表面积范围在1.25-2.10m·g之间,而改性后的比表面积范围在1077-1261m·g之间,提高了近1000倍。结合扫描电镜和透射电镜的形貌图结果,发现未改性的核桃壳生物炭的孔径为无孔或大孔(>50nm),而改性后的孔径达到介孔(2nm-50nm)甚至微孔级别(2nm以内),通过BJH法发现改性后的核桃壳生物炭孔径为0.56-3.23nm。(4)改性前后核桃壳生物炭对砷吸附特性的对比分析采用电感耦合等离子体质谱仪,通过单因素实验方法,对比表面积较高的WN-1BM、WN-3BM、WN-6BM进行改性前后的准一级动力学、准二级动力学和砷动态吸附实验。结果表明,未改性的WN-1B、WN-3B和改性后的WN-1BM、WN-3BM、WN-6BM吸附过程符合准二级动力学,而未改性的WN-6B符合准一级动力学;当生物炭添加浓度为0.4g·L,动态吸附30min后,改性后的单位吸附量为不同生物炭添加量中最大的,改性后的WN-1BM、WN-3BM、WN-6BM对砷的单位吸附量为 9.49mg· g、11.22mg·g、7.35mg·g,比未改性生物炭的单位吸附量提升了 48.28%、70.78%、231.08%;在生物炭添加量为0.8g·L时,改性后的WN-1BM、WN-3BM对砷的去除率最大,与未改性的相比增加了 44.39%、76.52%,表明改性处理能有效提升核桃壳微介孔生物炭的吸附能力。本研究结果表明,利用氢氧化钾对核桃壳生物炭进行改性,能有效提高比表面积,增加孔洞数量,减小孔径,提高孔隙率,研制的核桃壳微介孔生物炭对砷的吸附能力显著提升。本研究结果将为研制核桃壳高附加值产品提供理论依据和技术支撑。

关键词：生物炭核桃壳重金属比表面积吸附能力

一种对Au(Ⅰ)有吸附能力的离子交换树脂的合成

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内蒙古师院学报(自然科学版) 1982年第2期 64-67页

作者：王文明岳克

用离子交换的方法从黄金的络合溶液中提取黄金,在国外文献中已见报导。我们在实验室中合成了一种带硫脲基团的离子交换树脂。实验证明这种树脂对黄金络离子具有较好的吸附性能。类似树脂的合成在国外专利文献中已见报导。我们使用了不... 详细信息

用离子交换的方法从黄金的络合溶液中提取黄金,在国外文献中已见报导。我们在实验室中合成了一种带硫脲基团的离子交换树脂。实验证明这种树脂对黄金络离子具有较好的吸附性能。类似树脂的合成在国外专利文献中已见报导。我们使用了不同的方法合成了这种树脂。

关键词：离子交换树脂基团整理剂吸附能力 Au

园林植物吸附细颗粒物(PM_(2.5))效应研究进展

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生态学杂志 2014年第9期33卷 2558-2566页

作者：陈小平焦奕雯裴婷婷周志翔华中农业大学园艺林学学院/园艺植物生物学教育部重点实验室武汉430070 山西农业大学信息学院山西太谷030800

园林植物具有显著消减空气颗粒物(PM)污染的作用,能有效地改善城市环境质量。但迄今为止,国内外的大量研究都集中在园林植物对总悬浮颗粒物(TSP)或者粗颗粒物(PM10)的阻滞效应上,植物吸附空气细颗粒物(PM2.5)的研究尚处于探索阶段。本... 详细信息

园林植物具有显著消减空气颗粒物(PM)污染的作用,能有效地改善城市环境质量。但迄今为止,国内外的大量研究都集中在园林植物对总悬浮颗粒物(TSP)或者粗颗粒物(PM10)的阻滞效应上,植物吸附空气细颗粒物(PM2.5)的研究尚处于探索阶段。本文概述了植物叶片吸附空气PM的方式,叶片PM2.5化学物质的转移过程以及植物吸附PM2.5的周期性,探讨了植物叶片对空气不同粒径颗粒物的吸附特征,园林植物吸附空气PM2.5的能力与机制,并从植物吸附PM2.5的测定方法、园林植物吸附PM2.5能力的测定和评价、高吸附PM2.5能力的园林植物筛选、园林植物吸附PM2.5的机制与影响因素等方面提出了园林植物吸附PM2.5的研究重点与趋势,以期为深化植物吸附PM2.5的机制研究及高吸附PM2.5能力的园林植物筛选提供依据。

关键词：园林植物细颗粒物(PM2 5) 吸附能力机制

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酯的浮选性质和吸附能力

国外非金属矿与宝石 1990年第1期 9-11页

作者： В.Б.Чижевский 张汉之咸阳非金属矿研究所

到目前为止,作为浮选剂还广泛使用着石油精炼产品。由于石油精炼产品短缺,已开始采用含酯化工产品作浮选剂。本文叙述了作者用酯浮选石墨的试验工作,详细研究了酯的捕收性、起泡性、吸附能力,以及烃基链长和存在支链对浮选效果的影响。... 详细信息

到目前为止,作为浮选剂还广泛使用着石油精炼产品。由于石油精炼产品短缺,已开始采用含酯化工产品作浮选剂。本文叙述了作者用酯浮选石墨的试验工作,详细研究了酯的捕收性、起泡性、吸附能力,以及烃基链长和存在支链对浮选效果的影响。（共3页)

关键词：酯浮选性质吸附能力浮选剂

沸石-纳米零价铁的制备及其对溶液中Cu^(2+)的吸附研究

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农业环境科学学报 2017年第3期36卷 583-590页

作者：王顺利王秀红周新初艾晓杰邱江平李银生上海交通大学农业与生物学院上海200240

采用液相还原法制备沸石-纳米零价铁复合材料,并通过添加不同质量的沸石得到不同铁与沸石比例的沸石-纳米零价铁复合材料(Z-nZVI),考查了不同比例复合材料对Cu^(2+)的吸附效果,确定最佳铁与沸石比例为1∶6,并对该比例材料、纳米零价铁... 详细信息

采用液相还原法制备沸石-纳米零价铁复合材料,并通过添加不同质量的沸石得到不同铁与沸石比例的沸石-纳米零价铁复合材料(Z-nZVI),考查了不同比例复合材料对Cu^(2+)的吸附效果,确定最佳铁与沸石比例为1∶6,并对该比例材料、纳米零价铁与沸石进行了性状表征(包括:TEM、XRD及BET)。该比例复合材料对Cu^(2+)的吸附动力学实验结果表明,其吸附平衡时间约为1 h;动力学方程拟合结果表明,该材料的动力学过程更符合准二级动力学方程,且平衡吸附量达到515.46 mg·g^(-1)Fe0;对等温吸附实验数据进行Langmuir和Freundlich拟合结果表明,Langmuir方程更适用于描述沸石-纳米零价铁对Cu^(2+)的吸附。比较而言,沸石-纳米零价铁(1∶6)对于Cu^(2+)的吸附效果要优于纳米零价铁并远高于沸石。三因素三水平正交试验(溶液温度:25、35、45℃;pH:3、4、5;ZnZVI添加量:0.1、0.14、0.21 g·40 m L^(-1))结果表明,铁沸石比为1∶6的沸石-纳米零价铁对Cu^(2+)的最优吸附条件为:温度45℃,pH 3,Z-nZVI添加量0.21 g·40 m L^(-1)。上述结果表明沸石-纳米零价铁可应用于水体中Cu^(2+)的去除。

关键词：沸石-纳米零价铁复合材料铜离子吸附能力

Effective adsorption of 2,4-dichlorophenol on hydrogenated graphene: kinetics and isotherms

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Chinese Science Bulletin 2014年第34期59卷 4752-4757页

作者： Hui Yuan Hongtao Yu Xiaona Li Xie Quan Key Laboratory of Industrial Ecology and Environmental Engineering (MOE) School of Environmental Science and Technology Dalian University of Technology

The effective adsorption capability of a hydrogenated graphene(H-Gr) was demonstrated. The H-Gr was firstly prepared by heating graphene(Gr) in a hydrogen flow at 1,000 °C. The specific surface area, layer number, zeta potential, surface defects, surface compounds groups and elemental ratio of H-Gr were investigated.Taking 2,4-dichlorophenol as a target pollutant, the adsorption ability of H-Gr was evaluated. The results showed that the adsorption kinetics followed the pseudosecond-order equation well. For the adsorption isotherms,the equilibrium data of H-Gr were found to fit to Langmuir model, which was different from the Freundlich model of Gr. The adsorption capacity of H-Gr was high to287.01 mg/g, almost three times as much as that of Gr,which was benefit from the increase of specific surface area and zeta potential. This work suggests that H-Gr may be a potential candidate for the adsorption of aromatic compounds from water and has great prospect for practical application.

关键词：吸附能力吸附动力学吸附等温线二氯苯酚石墨氢化 Freundlich模型 Langmuir模型

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强吸附极压润滑剂的合成及性能评价

石油化工应用 2023年第10期42卷 114-117页

作者：郭海峰中海油服采办共享中心河北三河065201

为了解决钻井过程中钻具与井壁摩阻大的问题,本文以正十八酸、2-氨基苯并噻唑和氯乙醇为原料制备一种强吸附极压润滑剂RHJ-1,并通过极压润滑系数、滤饼黏附系数、润湿性能以及润滑抗磨性能的测试对其润滑性能进行分析。实验表明RHJ-1分... 详细信息

为了解决钻井过程中钻具与井壁摩阻大的问题,本文以正十八酸、2-氨基苯并噻唑和氯乙醇为原料制备一种强吸附极压润滑剂RHJ-1,并通过极压润滑系数、滤饼黏附系数、润湿性能以及润滑抗磨性能的测试对其润滑性能进行分析。实验表明RHJ-1分子能稳定地吸附在金属表面,改变了金属的润湿性能,形成一层疏水油膜,起到极压润滑的效果。另外,RHJ-1可提高水基钻井液的润滑抗磨性能,有利于解决钻井过程中摩阻大的问题。

关键词：水基钻井液润滑剂配伍性能润湿性能吸附能力

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苯胺分子印迹聚合物微球的合成及表征

化工管理 2022年第7期 59-61页

作者：常自强刘振中邓波饶安举川北医学院预防医学系四川南充637000

以苯胺为模板分子、甲基丙烯酸为功能单体、二甲基丙烯酸乙二醇酯为交联剂、乙腈为致孔剂、2,2-偶氮二异丁腈为引发剂,采用沉淀聚合法制备苯胺印迹聚合物(MIP)和空白印迹聚合物(NIP)。合成前对功能单体的种类和用量进行了优化,合成后通... 详细信息

以苯胺为模板分子、甲基丙烯酸为功能单体、二甲基丙烯酸乙二醇酯为交联剂、乙腈为致孔剂、2,2-偶氮二异丁腈为引发剂,采用沉淀聚合法制备苯胺印迹聚合物(MIP)和空白印迹聚合物(NIP)。合成前对功能单体的种类和用量进行了优化,合成后通过扫描电镜、红外光谱对聚合物的形貌和结构进行了表征,并对其吸附能力做了对比研究。结果表明,在所选取的四种功能单体中甲基丙烯酸效果最好,苯胺与甲基丙烯酸的最佳摩尔比为1∶4;所制备的苯胺印迹聚合物呈球形,粒径较为均匀,在107 nm左右,具有与苯胺分子互补的官能团结构;苯胺印迹聚合物(MIP)对苯胺的吸附能力明显高于空白印迹聚合物(NIP),高达20.62 mg/g。

关键词：苯胺分子印迹聚合物制备吸附能力

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热处理对天然富钙粘土矿物除磷能力的影响

环境科学学报 2013年第12期33卷 3211-3218页

作者：孔明尹洪斌吴雨琛张路范成新中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与环境国家重点实验室南京210008 中国科学院大学北京100049 南京林业大学南京210037

以天然富钙粘土矿物(海泡石和凹凸棒)为研究对象,采用热处理的方法对其进行活化,并利用X-射线衍射(XRD)分析了矿物结构的变化,同时研究了热处理粘土矿物的除磷能力和机制.结果表明,热处理能够显著改变海泡石和凹凸棒的矿物组成,大幅提... 详细信息

以天然富钙粘土矿物(海泡石和凹凸棒)为研究对象,采用热处理的方法对其进行活化,并利用X-射线衍射(XRD)分析了矿物结构的变化,同时研究了热处理粘土矿物的除磷能力和机制.结果表明,热处理能够显著改变海泡石和凹凸棒的矿物组成,大幅提高其对磷的吸附能力,并分别在900℃和800℃的活化条件下对磷的吸附能力达到最佳,吸附量分别可达37.7 mg·g-1和30.9 mg·g-1.Freundlich方程和准二级方程能较好地拟合热处理粘土对磷的吸附热力学和动力学过程.同时还发现,pH值(3～10)对热处理粘土除磷能力基本无影响.热处理富钙粘土的除磷机制主要是与溶液中的磷生成钙磷沉淀.

关键词：富钙粘土矿物热处理吸附能力钙磷沉淀