磷基生物炭对电镀污泥中重金属的固定实验研究

发布时间：2020-05-08 02:30

【摘要】：生物炭作为一种来源广泛、绿色环保材料,在含重金属土壤及水体环境污染修复等方面展现出良好的应用前景。为提高生物炭的吸附能力、探究改性生物炭吸附/固定电镀污泥中重金属的效果,本研究以锯末为原材料,过磷酸钙作为改良剂,采用限氧热解法在300℃和600℃下制备磷基改性生物炭,再与电镀污泥按一定比例混合进行吸附/固定实验。通过单因素实验,研究了初始p H值,生物炭投加量和吸附时间3种不同因素影响下对Zn2+、Pb2+、Cu2+、Cd2+、TCr(总铬)的吸附效果;再根据改良过的BCR连续提取法对电镀污泥中重金属的形态进行分析;采用准二级动力学和Langmuir模型对生物炭吸附重金属进行拟合;同时,也分析了在不同离子强度和p H值条件下,Na+、Ca2+、SO42-、CO32-离子对重金属吸附效果的影响。结果表明:磷基生物炭对电镀污泥中Zn2+、Pb2+、Cu2+、Cd2+、TCr重金属具有良好的吸附能力。在T=25±2℃,t=3h,p H=6.0,及生物炭添加量3g条件下,600℃下制备磷基改性生物炭对Zn2+、Pb2+、Cu2+、Cd2+、TCr的重金属吸附效果最佳,分别为98.44%、87.75%、98.89%、77.82%、98.83%。准二级动力学和Langmuir模型能够很好地描述磷基生物炭对重金属的吸附过程,表明生物炭对重金属的吸附是以单分子层的化学吸附为主。对比分析处理前后重金属形态变化结果表明,生物炭吸附处理后,由于溶液中离子态的Cu、Pb、Zn、Cd、TCr重金属与生物炭表面官能团结合,使得沉淀物中Cu、Pb、Zn、Cd、TCr重金属含量增加,但吸附后重金属以还原态和氧化态形态为主,残渣态均在50%以上,Cu和TCr的重金属残渣态比率更高,具有一定的稳定性,表明生物炭具有吸附固定电镀污泥中重金属的作用。共存离子实验结果发现,p H值的越大,对重金属的吸附增强作用越大;离子强度越大,对重金属吸附的干扰作用越大。其中,Ca2+离子对Pb和TCr的吸附量分别减少90.8mg/g和56mg/g,表明Ca2+离子的存在对生物炭表明吸附位点具有竞争作用。
【图文】：

电镀污泥

2.2 电镀污泥的理化性质实验所用电镀污泥取自衡阳市的湖南天雁机械有限责任公司。如图 2.1 和图2.2，因采集时混入了石子和树叶等杂质，使用前需做过筛处理，便于后期实验的进行。因此，将电镀污泥风干破碎后，过 100 目筛，置于 105℃的电热鼓风干燥箱内烘干备用。主要分析电镀污泥的含水率、密度、pH 值、热灼减率等基本理化性质，采用傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）分析电镀污泥的重要官能团，电感耦合等离子体光谱仪（ICP）测定电镀污泥中主要重金属含量及浸出毒性。

电镀污泥,理化性质,电感耦合等离子体光谱仪

2.2 电镀污泥的理化性质实验所用电镀污泥取自衡阳市的湖南天雁机械有限责任公司。如图 2.1 和图2.2，因采集时混入了石子和树叶等杂质，使用前需做过筛处理，，便于后期实验的进行。因此，将电镀污泥风干破碎后，过 100 目筛，置于 105℃的电热鼓风干燥箱内烘干备用。主要分析电镀污泥的含水率、密度、pH 值、热灼减率等基本理化性质，采用傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）分析电镀污泥的重要官能团，电感耦合等离子体光谱仪（ICP）测定电镀污泥中主要重金属含量及浸出毒性。
【学位授予单位】：南华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O647.3;X781.1

【参考文献】