不同热解温度生物炭对多环芳烃的吸附—解吸附特性研究

发布时间：2020-04-11 04:12

【摘要】：多环芳烃化合物(PAHs)是化石燃料不完全燃烧或其他有机物高温分解的产物,大部分PAHs具有较强的致癌、致畸变和致突变性。尽管在大气颗粒物、水体及土壤中都能检测到PAHs的存在,但其在陆生生态系统中的最主要聚集场所仍然是土壤,对土壤的修复也最为困难。生物炭作为一种多孔高效修复剂,一方面利用其丰富的细孔隙特质吸附滞留有害有色有机物质,另一方面通过生物质炭表面官能团对离子的络合或螯合作用,也对土壤-作物系统中金属及阴离子等无机对象具有一定修复作用。本研究以玉米秸秆为原料,于400~700℃制备生物炭,选择菲、芘作为研究对象,研究不同热解温度对生物炭物化性质的影响,考察4种不同制备温度的生物炭对两种多环芳烃在不同接触时间、不同污染浓度下的吸附解吸附行为,以期为生物质资源化及筛选高效生物炭在多环芳烃治理的应用提供理论依据。研究揭示了生物炭的理化性质随其原料及热解温度不同所发生的变化规律,并研究了生物炭对菲、芘的吸附-解吸附行为。生物炭的理化性质随着热解温度的不同有明显的变化,随热解温度的升高,炭化程度更大,产率更低,灰分含量更高,比表面积更大,极性官能团数量更少,芳香度更高,疏水性更强,孔结构发育更加完全。通过吸附动力学模型拟合,发现生物炭对菲、芘的吸附作用更倾向于化学吸附,而不是物理吸附,且吸附受到颗粒内扩散过程的影响但不是唯一的控制因素。吸附等温线拟合发现,不同热解温度下制备的生物炭,在相同处理时间下,生物炭随烧制温度升高,对溶液中菲、芘的吸附能力不断增强.同种热解温度生物炭对菲的吸附能力大于芘,应该是由于较小的菲分子更易到达吸附点位。生物炭对菲、芘的吸附等温线均呈非线性;Freundlich模型非线性指数n值随生物炭热解温度的升高而减小,表明非线性程度随温度升高而增加,可能是生物炭的主要吸附机制由分配作用转变为表面吸附、孔隙截留等造成的。生物炭对于菲、芘的解吸附均表现出不同程度的滞后性,通过滞后系数分析发现,具有更高芳香性、更低极性的生物炭对PAHs的解吸滞后性更加明显,吸附更加稳定。
【学位授予单位】：辽宁大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X592

【参考文献】

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本文编号：2623136