国家自然科学基金(51102136)
- 作品数：22 被引量：197H指数：9
- 相关作者：李坤权郑正朱志强李烨杨美蓉更多>>
- 相关机构：南京农业大学复旦大学河南农业大学更多>>
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- 相关领域：环境科学与工程化学工程医药卫生更多>>
- 磷酸低温活化蔗渣基中孔生物炭及其影响因素被引量：8
- 2015年
- 以甘蔗渣为原料,磷酸为活化剂,采用低温活化法制备蔗渣基中孔生物质炭。采用L9(34)4因素3水平正交实验,探讨制备蔗渣基中孔生物质炭的实验方案与工艺条件;分析了浸渍比、烘干时间、活化温度、活化时间在3个不同水平下,对蔗渣基生物质炭碘吸附值、亚甲基蓝吸附值的影响。结果表明,对蔗渣基生物质炭孔结构和得率影响最大的因素是活化温度,影响最小的因素是烘干时间;实验范围内,提高活化温度有利于材料中孔结构的形成;最佳条件下制备的蔗渣基生物质炭其低温氮气等温吸附线有明显的回滞环,BET比表面积和总孔容分别为939 m2/g和1.35 m L/g,中孔占总孔容比例为89%,亚甲基蓝吸附值高达240 mg/g,远高于木质净水用活性炭国家一级标准(135 mg/g),属于典型的中孔炭。
- 朱志强李坤权
- 关键词：甘蔗渣中孔正交设计
- 有机污泥干燥特性与干燥模型研究被引量：7
- 2017年
- 为了有效处理含水率较高且体积庞大的有机污泥,实现与低温热解工艺相结合,进一步完善污泥处理与利用知识体系,研究了干燥温度与升温速率对污泥干燥过程中的质量、失重率、含水率、热量的影响。同时研究了不同温度下污泥的干燥速率和含水率的变化规律,并建立了污泥干燥的数学模型。实验结果表明:从不同干燥特性曲线可以看出,污泥的干燥特性符合理论的3个阶段,预热时间极短,恒速阶段持续时间也不长,最后的减速阶段时间最长。干燥终温为240℃时污泥干化时间最短,速率最快。二次模型的预测值与实测值决定系数为0.992 4,均方根误差和残差平方和分别为0.035和0.032,与其他数学模型相比,二次模型对污泥干燥过程的拟合优度最高。
- 于镇伟陈坤杰高崎陈淼於海明
- 关键词：污泥热重分析
- 窄孔径中孔棉秆活性炭的制备与性能表征被引量：6
- 2013年
- 以棉秆为原料,采用一步磷酸活化法制备了孔径集中在10 nm以内的高比表面棉秆基生物质活性炭吸附材料,利用氮气吸附、红外光谱FT-IR、扫描电子显微镜SEM等技术对制备的棉秆基生物质活性炭表面物化性质进行了分析,并通过BJH方程、DFT密度函数理论及Horvath-Kawazoe方程对制备的活性炭孔结构进行了表征计算,研究了浸渍比、活化温度、活化时间等工艺参数对生物质炭得率、元素组成、孔结构及化学官能团等物化性质的影响,并考察了制备生物质炭对水中以碘、2,4二硝基苯酚、铅(Ⅱ)、亚甲基蓝等不同分子尺寸物质的吸附性能.结果表明,在浸渍比3∶2、活化温度500℃、活化时间2 h的条件下,通过磷酸活化棉秆,能制备出孔径范围分布在10 nm范围内,富含氧酸官能团的高比表面生物质炭,其得率高达47.87%,孔容、比表面积、含氧酸官能团含量分别为0.982 cm3·g-1、1570 m2·g-1、1.43 mmol·g-1,中孔率超过36%,且98%以上的中孔分布在10 nm以内.该窄孔径中孔炭对水中碘、2,4二硝基苯酚、亚甲基蓝与铅(Ⅱ)的吸附值分别为1007、336、153 mg·g-1与121 mg·g-1,表明该棉秆基窄孔径中孔炭对水中不同分子尺寸的物质均具有很好的吸附性能,是一种良好的生物质液相吸附材料.
- 李坤权李烨郑正梅成兵贾佳祺
- 关键词：棉秆孔结构官能团
- 江苏省高淳地区磷酸活化生物质制炭的综合效益分析
- 2017年
- 磷酸热解制炭技术作为一种新型制炭技术,污染低,效率高,被广泛应用于实际生产,但尚未发现对该技术应用于农业生物质秸秆原料制炭的综合效益分析。在分析热解制炭技术现状的基础上,基于工程效益理论,采用动态评价方法、工程项目的风险与不确定性分析法,环境因子法,结合乡村社会学理论,以高淳地区为例,从经济、环境和社会3个层次以及定性、定量2个方面分析了生物质热解制炭的综合效益。研究结果表明:磷酸热解秸秆制炭技术的投资收益远大于风险,可行性高;不仅为当地每年创造241 504万元的经济收益,减少温室气体排放30 389.55 t,一氧化碳排放2 596.15 t,氮氧化物排放47.96 t,二氧化硫等有毒气体排放15.31 t,雾霾颗粒污染源4.60×1020个,有效提高环境效益,同时可以增加7.31万人就业,促进当地的生产变革。研究不仅从量化角度诠释了磷酸活化秸秆制炭技术的经济、环境、社会和可行性,并为生物质秸秆工业项目综合效益分析提供了一种新的科学评价与精确评估方法。
- 郑琳李坤权朱洪祥
- 关键词：秸秆环境效益
- 硝酸改性对不同介孔结构生物质炭铅吸附的影响被引量：14
- 2016年
- 在通过成功制备2种不同介孔结构的生物质炭AC-1与AC-2的基础上,研究了硝酸氧化改性对不同介孔结构生物质炭铅吸附特性的影响与等温吸附特性。低温氮吸附测试表明,生物质炭AC-1与AC-2的微孔孔容相近,而介孔孔容相差较大,分别为0.319和0.535 cm3·g-1。改性后AC-2-HNO3的介孔孔容与表面含氧酸官能团含量均高于AC-1-HNO3。吸附数据表明,硝酸改性可增强介孔生物质炭对水中铅的吸附去除能力,特别是改性前吸附量较低的AC-2,由于具有较大的介孔孔容和介孔尺寸,经硝酸改性后对铅的吸附性能与去除率均高于微孔孔容相近的生物质炭AC-1,这表明增大介孔孔容与介孔尺寸不仅有利于在介孔炭上接枝活性吸附位,并可缩短被吸附重金属铅离子到吸附活性点的路径,增大硝酸改性生物质炭活性位点对水中铅离子的捕捉机率,从而增大改性生物质炭对铅的吸附性能。Freundlich模型能很好地描述改性前后4种炭对铅的吸附行为,说明上述生物质炭的吸附位主要是非均匀孔隙或表面。
- 蒋渊李坤权杨美蓉李烨朱志强
- 关键词：生物质炭硝酸氧化吸附等温线
- 燕窝与银耳红外光谱、热分析及微观结构对比研究被引量：3
- 2020年
- 为区分燕窝与银耳,利用红外光谱(FTIR)分析了燕窝与银耳化学官能团,并对二者红外光谱一阶导数、Norris一阶导数和二阶导数图进行分析,利用综合热分析仪分析其在受热过程中的热性能,扫描电镜(SEM)观察二者表面微观结构。结果表明,燕窝和银耳红外光谱主要吸收峰形状相似、位置相近,但吸收峰强度有较大差异,燕窝主要吸收峰强度大。二者在3431、2922 cm^-1均有蛋白质、氨基酸及多糖分子羟基、甲基和亚甲基吸收峰,在1636、1448、1384 cm^-1分别有蛋白质酰胺Ⅰ带、酰胺Ⅱ带、酰胺Ⅲ带伸缩振动吸收峰,而银耳在1732 cm^-1有脂肪吸收峰,在波数小于1300 cm^-1指纹区,燕窝和银耳红外光谱一阶导数、Norris一阶导数和二阶导数图差异较大。燕窝与银耳热失重曲线和DSC曲线有明显差异,燕窝在160~400℃热失重较大,而银耳在250~400℃热失重较大,且银耳热失重及吸放热比燕窝大。燕窝和银耳表面微观结构有明显差别,燕窝表面光滑,有明显条形纹理,大纹理沿某方向取向,小纹理纵横交错,银耳表面有大量凸体结构,且凸体相互堆积。
- 丁融武秋娣邹银波李梅
- 关键词：银耳红外光谱热分析SEM
- 多胺功能化介孔炭对Pb(Ⅱ)的吸附动力学与机制被引量：22
- 2014年
- 采用硝酸氧化和乙二胺聚合在微波辅助磷酸活化中孔蔗渣基介孔炭孔道内修饰了含氮多胺基团,制备了多胺功能化生物质炭材料AC-EDA,分析了溶液pH、初始浓度和吸附时间等参数对材料吸附Pb(Ⅱ)影响,探讨了其动力学吸附行为与吸附机制.结果表明,多胺功能化炭材料AC-EDA对Pb(Ⅱ)有较好的吸附效率,5 min内可达饱和吸附量的70%;酸性条件下,增大溶液pH有利于Pb(Ⅱ)吸附;材料AC-EDA对Pb(Ⅱ)的吸附位能量存在差异化,在吸附初始阶段,吸附速率由颗粒内扩散控制,中后期主要由膜扩散控制;准二级方程能很好地描述多胺功能化炭材料对Pb(Ⅱ)的吸附动力学行为.AC-EDA对Pb(Ⅱ)的吸附是自发的吸热反应过程,提高温度对铅(Ⅱ)离子吸附有促进作用;D-K-R吸附能>11 kJ·mol-1,表明化学反应在Pb(Ⅱ)吸附过程中起主导作用;吸附Pb(Ⅱ)前后的AC-EDA材料XPS图谱表明,多胺基团参与了吸附反应,是材料高效吸附Pb(Ⅱ)的重要因素.
- 李坤权王艳锦杨美蓉朱志强郑正
- 关键词：动力学铅离子乙二胺
- 双孔介孔碳的合成及其对亚甲基蓝的吸附被引量：19
- 2015年
- 以三嵌段共聚物F108为模板剂,苯酚/甲醛为碳源,在中性条件下制备了平均孔径为3.14 nm,最可几孔径分布为3 nm和8 nm,BET比表面积为1541 m2·g-1,孔容为1.01 cm3·g-1的双孔分布介孔碳.通过静态实验法测定了介孔碳对亚甲基蓝的吸附特性,分析了初始浓度、溶液p H、温度对吸附量的影响,并从热力学及动力学角度探讨了介孔碳对亚甲基蓝的吸附机理.结果表明,溶液初始浓度、溶液p H以及温度对吸附量有较大的影响,介孔碳对亚甲基蓝的吸附随着初始浓度、p H、温度的上升而增大,吸附为吸热反应,提高温度有利于吸附的进行.实验制备的介孔碳对亚甲基蓝的最大吸附量为421 mg·g-1,相比于普通活性炭,双孔分布介孔碳对亚甲基蓝显示了更优的吸附性能.亚甲基蓝在介孔碳上的吸附行为符合Langmuir吸附等温线和Elovich动力学模型.计算得到的吸附吉布斯自由能(ΔG0)<0,吸附标准焓变(ΔH0)>70 k J·mol-1,说明亚甲基蓝在介孔碳上的吸附是自发进行的单分子层吸热反应,且化学反应在吸附过程中发挥了重要作用.
- 徐恩兵李坤权朱志强贾佳琪王效华
- 关键词：介孔碳亚甲基蓝热力学动力学
- 高比表面生物质炭的制备、表征及吸附性能被引量：34
- 2013年
- 以废弃生物质互花米草与棉秆为原料,采用KOH活化制备了高比表面积微孔生物质活性炭.研究了原料类别、浸渍比、炭化温度及保温时间对炭组成与吸附性能的影响,利用氮气吸附、X-射线衍射、红外光谱FT-IR、扫描电子显微镜SEM等技术对活性炭表面物化性质进行了分析,并通过BET方程、DFT密度函数理论及Horvath-Kawazoe方程对比表面积与孔分布进行了表征测定.结果表明,氢氧化钾活化制备互花米草与棉秆活性炭的适宜条件为浸渍比3:1、活化温度800℃、活化时间1.5 h.在此条件下制得的互花米草活性炭与棉秆活性炭的得率为16.36%和11.22%,BET比表面积高达2 825 m2.g-1和2 135 m2·g-1,孔容积分别为1.374 mg·g-1和1.038 cm3·g-1;孔径分布狭窄,95%的孔集中在3 nm以内.该条件下制备的互花米草与棉秆活性炭吸附性能好,对碘的吸附值分别为1 797 mg·g-1和1 251 mg·g-1,亚甲基蓝吸附值为495 mg·g-1和478mg·g-1,均超过了国家水处理用活性炭一级品标准;2种生物质炭样品对水中2,4-二硝基苯酚的Langmuir最大吸附量分别为932 mg.g-1、747 mg·g-1,均优于普通活性炭与活性炭纤维.
- 李坤权李烨郑正桑大志
- 关键词：生物质炭高比表面积
- 微介孔结构对生物质碳吸附亚甲基蓝的影响
- 2019年
- 为探讨生物质碳孔结构对其吸附亚甲基蓝性能的影响,选取4种孔结构各异的生物质碳材料,通过不同表征方法进行研究。结果表明:亚甲基蓝三维结构中,以深度尺寸的5倍(3. 05 nm)作为生物质碳孔径的分隔点,孔径<3. 05 nm时,在不同孔径分布下,对应的孔体积和表面积对亚甲基蓝的吸附呈负相关;孔径>3. 05 nm时则呈正相关,尤其是在亚甲基蓝深度尺寸的5～12倍(3. 05～9. 15 nm)时,二者与亚甲基蓝去除的相关性最好,R2分别约为0. 98和0. 99。孔分布和平均孔径对亚甲基蓝的吸附起重要作用,但微孔并非主要贡献方,孔径为深度尺寸5～12倍的微介孔在吸附时贡献度最大,可作为高性能亚甲基蓝吸附用生物质碳材料定向制备和选取的数据参考。
- 李坤权张琪
- 关键词：孔结构亚甲基蓝
