磁性生物質炭對水體中典型污染物的吸附特性研究.pdf

1、隨著我國工業(yè)、農業(yè)等快速的發(fā)展，環(huán)境污染問題日益凸顯，對水體中各類污染物的治理迫在眉睫。生物質炭是指各種廢棄生物質原料在無氧或缺氧條件下，高溫裂解產(chǎn)生的含碳量較高的炭，因其制備過程簡單、成本低，孔隙結構豐富、比表面積巨大等理化性質，被廣泛用于水體中各種污染物的修復治理。但生物質炭通常是粒徑較小、粉末狀的固體，因而從水體中分離十分困難。傳統(tǒng)的方式如：過濾、離心等，耗時且代價高，過程較為復雜。為了改善粉末生物炭的分離能力，將生物質炭磁化，通

2、過外部磁場將生物質炭快速從水體中分離。
　　本論文以柳樹枝為原料，在600℃下裂解制備原始生物質炭(LZ)，利用共沉淀法制備了兩種磁性強度不同的生物質炭(LZ1.5和 LZ2.5)。利用靜態(tài)氮吸附、掃描電鏡、X射線衍射、傅里葉紅外光譜等技術對生物質炭的表面結構和化學組成進行表征。研究了在不同的吸附時間、溶液初始濃度和投加量的條件下，三種生物質炭對水體中芘的吸附行為；在不同的吸附時間、溶液初始濃度、溶液pH和投加量的條件下，三種炭對

3、水體中Pb2+、Cd2+和Cr6+的吸附特征以及對水體中混合重金屬(Pb2+和Cd2+)的去除效果；并采用四種不同的解吸劑(0.01mol·L-1NaNO3、0.01mol·L-1CaCl2、0.43mol·L-1HNO3和0.1mol·L-1NaOH)對負載重金屬的生物質炭進行解吸實驗。
　　得到的主要結論如下：
　　1.三種炭對芘的吸附平衡時間較長：LZ在24 h后吸附達到平衡，LZ1.5和LZ2.5在72h后達到吸附平

4、衡。LZ1.5的吸附效果最佳，其最大吸附容量Qm為2758.6μg·g-1，其次是LZ2.5和LZ；LZ1.5的投加量達到375mg·L-1時，對芘的去除率達90％以上。三種炭對芘的吸附動力學均符合pseudo-first order和pseudo-second order模型；吸附等溫線均符合Freundlich和Langmuir模型(P<0.05)。磁性炭對芘吸附較多的原因：一方面在于其保留了原有的芳香性官能團，另一方面是Fe3O4

5、的存在造成了磁性炭表面微孔化以及羥基化；
　　2.LZ、LZ1.5和LZ2.5對Pb2+、Cd2+和Cr6+的吸附平衡時間較短(6 h)，動力學吸附更符合pseudo-second order模型；等溫吸附更符合Langmuir模型。三種重金屬被吸附的最適溶液pH分別是5.0、5.0和2.0；生物炭投加量為1000mg·L-1時，對三種重金屬的去除率最高可達90%；
　　3.三種炭對Pb2+、Cd2+混合溶液的吸附過程更符合

6、Langmuir模型，且三種炭對Pb2+的吸附效果比對Cd2+的更好，可能是因為發(fā)生了離子的選擇性交換過程；
　　4.采用四種不同的解吸劑對一種重金屬負載的生物炭的解吸率有著顯著的影響，其中0.43mol·L-1HNO3對Pb2+和Cd2+的解吸效果最佳，解吸率可達85%以上；對Cr6+的解吸效果最好的是0.1mol·L-1NaOH；而不同解吸劑對Pb2+和Cd2+共同負載的生物質炭的解吸率均在70%以下，且對Pb2+的解吸效果比