生物炭复合材料的制备及其土壤中重金属污染修复的机理研究
发布时间：2024-12-10 01:40
重金属污染是指由于排放含汞、镉、铅、铬、铜、钴、镍、锡等重金属和类金属砷等对环境造成的污染。重金属进入环境中后,不能被生物降解,进入人体后可造成慢性中毒。我国当前对农用地土壤重金属污染主要有去除和钝化两种修复思路。现有的技术手段难以经济、有效地降低土壤（特别是农地土壤）中重金属的总量。因此,对土壤重金属活性的调控成为农地土壤重金属修复重要方向。生物炭是一种多孔碳质材料,其在无氧或限氧的条件下以热解有机生物质而得到。由于其来源广泛和价格低廉,并能改善土壤的肥力及酸碱度,常被用于土壤的改良。而生物炭对重金属离子具有一定的的吸附性能,在经过改性后吸附性能可以大大提高,从而可以用于钝化土壤中的重金属离子。本文主要研究了以下三种改性生物炭在土壤中对重金属的钝化性能。（1）首先采用水热法活化柚皮生物炭,然后二次水热将ZnSO4均匀复合到生物炭上,最后置入管式炉中,通入氮气,以3 K?min-1程序升温到673 K,热解4 h得到生物炭/ZnO复合材料。由于ZnO的结合,生物炭BET表面积从2.39 m2?g-1增...
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 前言
1.1 土壤重金属污染概况
1.2 土壤中重金属污染去除方法
1.2.1 化学技术
1.2.1.1 土壤淋洗
1.2.1.2 土壤固定化
1.2.2 物理技术
1.1.2.1 土壤置换和土壤覆盖
1.2.2.2 土壤深翻土壤深翻
1.2.2.3 电修复
1.2.3 生物技术
1.2.3.1 植物修复
1.2.3.2 微生物修复
1.2.4 联合技术
1.2.5 土壤修复评估
1.3 生物炭简介
1.3.1 生物炭的背景和定义
1.3.2 生物炭的制备和特性
1.3.2.2 慢速热解
1.3.2.3 快速热解
1.3.2.4 气化热解
1.3.2.5 水热炭化法
1.3.2.6 微波热裂解法
1.3.3 生物炭的改性
1.3.3.1 酸改性
1.3.3.2 碱改性
1.3.3.3 氧化剂改性
1.3.3.4 金属盐或金属氧化物改性
1.3.3.5 其他改性方法
1.3.4 生物炭的应用
1.4 选题依据和研究内容
第二章 生物炭/ZnO对土壤中Cu(II)的钝化性能研究
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 实验试剂与仪器
2.2.2 生物炭/ZnO复合材料的制备
2.2.2.1 生物炭/ZnO的制备方法
2.2.2.2 生物炭/ZnO的制备条件优化
2.2.3 生物炭/ZnO的表征
2.2.4 生物炭/ZnO对 Cu(II)的吸附过程研究
2.2.4.1 吸附实验
2.2.4.2 吸附动力学
2.2.4.3 吸附等温线
2.2.5 分步提取Cu(II)实验
2.2.6 生物炭钝化土壤中Cu(II)实验
2.3 结果分析与讨论
2.3.1 生物炭/ZnO表征
2.3.1.1 生物炭/ZnO的 SEM分析
2.3.1.2 生物炭/ZnO的 XRD分析
2.3.1.3 生物炭/ZnO的FTIR分析
2.3.1.4 生物炭/ZnO的N2吸附-脱附等温线分析
2.3.2 生物炭/ZnO吸附剂对Cu(II)的吸附性能
2.3.3 生物炭/ZnO吸附Cu(II)的机理
2.3.3.1 吸附动力学
2.3.3.2 吸附等温线
2.3.4 分步提取Cu(II)分析
2.3.5 ZnO生物炭对土壤中Cu(Ⅱ)的钝化效果
2.4 本章小结
第三章 生物炭/MnO对土壤中Cu(Ⅱ)的钝化行为和机理研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 实验试剂与仪器
3.2.2 生物炭/MnO的制备
3.2.3 生物炭/MnO的表征
3.2.4 生物炭/MnO对 Cu(II)的吸附过程研究
3.2.4.1 吸附实验
3.2.4.2 吸附动力学
3.2.4.3 吸附等温线
3.2.5 吸附机理分析
3.2.6 逐步提取生物炭/MnO上的Cu(II)
3.2.7 土壤中Cu(II)的钝化实验
3.3 结果分析与讨论
3.3.1 表征
3.3.1.2 SEM分析
3.3.1.2 XRD分析
3.3.1.3 FTIR分析
3.3.1.4 XPS分析
3.3.2 生物炭/MnO对 Cu(Ⅱ)的吸附性能研究
3.3.2.1 接触时间对吸附过程的影响
3.3.2.2 吸附动力学
3.3.2.3 吸附等温线
3.3.3 吸附机理的相对分布
3.3.4 顺序提取结果
3.3.5 土壤中生物炭/MnO对 Cu(II)的钝化
3.4 本章小结
第四章 生物炭/壳聚糖/TA钝化土壤中的Pb(II)
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 实验试剂与仪器、
4.2.2 生物炭/壳聚糖/丹宁酸的制备
4.2.3 生物炭/壳聚糖/TA的表征
4.2.4 生物炭/壳聚糖/TA对 Pb(II)的吸附过程与机理实验
4.2.4.1 吸附实验
3.2.4.2 吸附动力学
3.2.4.3 吸附等温线
4.2.5 吸附机理分析
4.2.6 逐步提取
4.2.7 土壤中Pb(II)的钝化实验
4.3 .结果分析与讨论
4.3.1 生物炭/壳聚糖/TA的表征
4.3.1.1 生物炭/壳聚糖/TA的SEM分析
4.3.1.2 生物炭/壳聚糖/TA的 FTIR分析
4.3.2 生物炭/壳聚糖/丹宁酸的吸附性能研究
4.3.2.1 接触时间对吸附过程的影响
4.3.2.2 吸附动力学
4.3.2.3 吸附等温线
4.3.3 吸附机理的相对分布
4.3.4 顺序提取结果
4.3.5 土壤中生物炭/壳聚糖/TA对 Pb(II)的钝化
4.4 本章小结
结论
参考文献
附录 Ⅰ
附录 Ⅱ
致谢
攻读硕士学位期间发表的学术论文目录
本文编号：4015399
【文章页数】：77 页
【学位级别】：硕士
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摘要
abstract
第一章 前言
1.1 土壤重金属污染概况
1.2 土壤中重金属污染去除方法
1.2.1 化学技术
1.2.1.1 土壤淋洗
1.2.1.2 土壤固定化
1.2.2 物理技术
1.1.2.1 土壤置换和土壤覆盖
1.2.2.2 土壤深翻土壤深翻
1.2.2.3 电修复
1.2.3 生物技术
1.2.3.1 植物修复
1.2.3.2 微生物修复
1.2.4 联合技术
1.2.5 土壤修复评估
1.3 生物炭简介
1.3.1 生物炭的背景和定义
1.3.2 生物炭的制备和特性
1.3.2.2 慢速热解
1.3.2.3 快速热解
1.3.2.4 气化热解
1.3.2.5 水热炭化法
1.3.2.6 微波热裂解法
1.3.3 生物炭的改性
1.3.3.1 酸改性
1.3.3.2 碱改性
1.3.3.3 氧化剂改性
1.3.3.4 金属盐或金属氧化物改性
1.3.3.5 其他改性方法
1.3.4 生物炭的应用
1.4 选题依据和研究内容
第二章 生物炭/ZnO对土壤中Cu(II)的钝化性能研究
2.1 引言
2.2 实验部分
2.2.1 实验试剂与仪器
2.2.2 生物炭/ZnO复合材料的制备
2.2.2.1 生物炭/ZnO的制备方法
2.2.2.2 生物炭/ZnO的制备条件优化
2.2.3 生物炭/ZnO的表征
2.2.4 生物炭/ZnO对 Cu(II)的吸附过程研究
2.2.4.1 吸附实验
2.2.4.2 吸附动力学
2.2.4.3 吸附等温线
2.2.5 分步提取Cu(II)实验
2.2.6 生物炭钝化土壤中Cu(II)实验
2.3 结果分析与讨论
2.3.1 生物炭/ZnO表征
2.3.1.1 生物炭/ZnO的 SEM分析
2.3.1.2 生物炭/ZnO的 XRD分析
2.3.1.3 生物炭/ZnO的FTIR分析
2.3.1.4 生物炭/ZnO的N2吸附-脱附等温线分析
2.3.2 生物炭/ZnO吸附剂对Cu(II)的吸附性能
2.3.3 生物炭/ZnO吸附Cu(II)的机理
2.3.3.1 吸附动力学
2.3.3.2 吸附等温线
2.3.4 分步提取Cu(II)分析
2.3.5 ZnO生物炭对土壤中Cu(Ⅱ)的钝化效果
2.4 本章小结
第三章 生物炭/MnO对土壤中Cu(Ⅱ)的钝化行为和机理研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 实验试剂与仪器
3.2.2 生物炭/MnO的制备
3.2.3 生物炭/MnO的表征
3.2.4 生物炭/MnO对 Cu(II)的吸附过程研究
3.2.4.1 吸附实验
3.2.4.2 吸附动力学
3.2.4.3 吸附等温线
3.2.5 吸附机理分析
3.2.6 逐步提取生物炭/MnO上的Cu(II)
3.2.7 土壤中Cu(II)的钝化实验
3.3 结果分析与讨论
3.3.1 表征
3.3.1.2 SEM分析
3.3.1.2 XRD分析
3.3.1.3 FTIR分析
3.3.1.4 XPS分析
3.3.2 生物炭/MnO对 Cu(Ⅱ)的吸附性能研究
3.3.2.1 接触时间对吸附过程的影响
3.3.2.2 吸附动力学
3.3.2.3 吸附等温线
3.3.3 吸附机理的相对分布
3.3.4 顺序提取结果
3.3.5 土壤中生物炭/MnO对 Cu(II)的钝化
3.4 本章小结
第四章 生物炭/壳聚糖/TA钝化土壤中的Pb(II)
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 实验试剂与仪器、
4.2.2 生物炭/壳聚糖/丹宁酸的制备
4.2.3 生物炭/壳聚糖/TA的表征
4.2.4 生物炭/壳聚糖/TA对 Pb(II)的吸附过程与机理实验
4.2.4.1 吸附实验
3.2.4.2 吸附动力学
3.2.4.3 吸附等温线
4.2.5 吸附机理分析
4.2.6 逐步提取
4.2.7 土壤中Pb(II)的钝化实验
4.3 .结果分析与讨论
4.3.1 生物炭/壳聚糖/TA的表征
4.3.1.1 生物炭/壳聚糖/TA的SEM分析
4.3.1.2 生物炭/壳聚糖/TA的 FTIR分析
4.3.2 生物炭/壳聚糖/丹宁酸的吸附性能研究
4.3.2.1 接触时间对吸附过程的影响
4.3.2.2 吸附动力学
4.3.2.3 吸附等温线
4.3.3 吸附机理的相对分布
4.3.4 顺序提取结果
4.3.5 土壤中生物炭/壳聚糖/TA对 Pb(II)的钝化
4.4 本章小结
结论
参考文献
附录 Ⅰ
附录 Ⅱ
致谢
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本文编号：4015399
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