水洗作用对生物炭吸附铅和莠去津的影响

发布时间：2020-06-08 16:44

【摘要】：生物炭是有机废物在缺氧、低温(700℃)条件下热裂解得到的稳定的含碳产物。因其具有丰富的表面含氧官能团、发达的孔隙结构和高度表面芳香化等特性以及成本低、效率高等优点,在环境污染控制方面拥有良好的前景。热解温度和生物质原材料对生物炭的物理化学性质有着显著的影响,进而会影响其功能,因此,选择合适的生物质原材料和优化热解条件对于获得最优的生物炭是十分重要的。虽然生物炭材料本身具有较好的稳定性,但长期自然环境作用(表生地球化学作用如雨水冲刷、河流灌溉等产生的淋滤作用)或人为因素(生物炭预处理,如水洗)会导致其物理和化学性质发生某些变化,进而影响其对污染物的吸附性能。本文以花生壳、玉米秸秆以及玉米芯为原材料,在不同的热解温度(450℃,650℃)条件下制备出新鲜生物炭,对生物炭进行水洗处理,表征对比了水洗作用对生物炭物理化学性质的影响。针对我国部分区域环境中重金属铅和莠去津的污染问题,探究了水洗作用对不同类型生物炭吸附Pb~(2+)和莠去津性能、共存污染物之间竞争吸附行为以及Pb~(2+)和莠去津吸附机制的影响。研究结果表明:1)不同热解温度和原材料所制备生物炭的元素组成、孔隙结构和矿物组成存在差异,水洗作用只对其灰分、pH有明显的影响;2)高温(650℃)生物炭更有利于Pb~(2+)的吸附,水洗作用明显降低了生物炭对Pb~(2+)的吸附能力。共存离子Cd~(2+)的吸附受Pb~(2+)的影响,而Pb~(2+)的吸附受Cd~(2+)的影响微弱;3)低温(450℃)生物炭更有利于吸附莠去津,水洗作用明显促进了除BCps650之外的生物炭对莠去津的吸附。Pb~(2+)的存在明显抑制了BCcs450和BCcs650对莠去津的吸附,而莠去津的存在对BCcs450和BCcs650吸附Pb~(2+)的影响较小,水洗作用改变了共存污染物之间的竞争关系;4)生物炭吸附Pb~(2+)的机制主要包括与矿物生成沉淀、与官能团络合以及Pb~(2+)-π作用。生物炭吸附莠去津的机制主要包括分配作用、氢键、π-π电子供体-受体(EDA)作用、孔隙充填以及疏水效应。
【学位授予单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：X50

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