氨基改性磁性生物质炭的快速制备及对水中六价铬的吸附去除研究
发布时间：2021-01-08 17:50
生物质炭作为吸附剂具有原料来源广、成本低、比表面积大和孔隙结构丰富等优点,但同时也有材料不易回收和对特定吸附质的吸附效果不佳等缺陷。本研究以废弃竹子为生物质,以氯化铁和二乙烯三胺（DETA）为改性剂,制备了易于回收的磁性生物质炭（MBC）以及在磁性基础上增加了表面官能团的氨基改性磁性生物质炭（NMBC）,并将其作为吸附剂对溶液中的六价铬进行对比吸附研究,同时进行了机理解析。本文探究了 MBC的最佳制备条件,并制备了不同DETA添加量的NMBC,设计批次实验探究了 MBC和NMBC在不同条件下对六价铬的吸附性能。结果表明,MBC的最佳制备条件为:热解温度600℃热解时间1 h,FeCl3浸渍比例1.5:1;溶液的pH对六价铬的吸附去除率影响显著,相比于碱性条件,酸性条件更利于吸附;和MBC相比,DETA的添加量为4 mmol的NMBC即4NMBC,在酸性溶液中对六价铬的吸附优势更大。离子强度对MBC的吸附效果影响不大,最佳投加量为1 g/L,且多次循环使用后吸附效果基本不变;不同的是,离子强度对4NMBC的影响较大,且多次循环使用后4NMBC对六价铬的去除率明显下降。MBC和NMBC对六...
【文章来源】：厦门大学福建省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２研究技术路线图??Ｆｉｇ．?１－２?Ｔｈｅ?ｒｏａｄｍａｐ?ｏｆ?ｒｅｓｅａｒｃｈ?ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ??
２．３材料的制备方法??２．３．１磁性生物质炭的制备方法??本论文采用热解法［６１］制备磁性生物质炭，如图２－１所示。称取干燥后的竹子??粉末２?ｇ，浸泡在３％的氯化铁溶液中，搅拌２?ｈ使其充分混匀，之后放入ｌ〇５°Ｃ??鼓风干燥箱中使液体蒸干。之后将生物质转移至密封的管式炉中，通氮气后在??６００°Ｃ条件下热解ｌｈ。之后用超纯水洗涤至ｐＨ趋于稳定，干燥后得到磁性生物??质炭（ＭＢＣ），储藏备用。??Ｂｉｏｍａｓｓ??？?Ｆｅｒｒｉｃ?ｃｈｌｏｒｉｄｅ??＿?Ｂｉｏｃｈａｒ??ｙ－Ｆｅ２０３??Ｕ?６００?＊ＣＮ；??＾?—?＜Ｊｊｒ??图２－１磁性生物质炭的制备方法１６１１??Ｆｉｇ．?２－１?Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｍａｇｎｅｔｉｃ?ｂｉｏｃｈａｒ??２．３．２氨基改性磁性生物质炭的制备方法??称取干燥后的竹子粉末２?ｇ，浸泡于３°／。的氯化铁溶液中，磁力搅拌１．５?ｈ后，??加入不同量的ＤＥＴＡＱ？８?ｍｍｏｌ），磁力搅拌０．５?ｈ后过滤，在１０５°Ｃ下干燥１２?ｈ。??２１??
本实验控制热解温度为６００°Ｃ，浸溃比例为１．５?ｇ／ｇ，升温速率为１０°Ｃ／ｍｉｎ，??在２５°Ｃ，ｐＨ＝４．４，初始Ｃｒ（ＶＩ）浓度为５０ｍｇ／Ｌ，吸附时间为３６ｈ条件下，探究??热解时间对磁性生物质炭吸附六价铬效果的影响，如图３－２所示。随着热解时间??的增加，磁性生物质炭对六价铬的吸附效果呈现先上升后不变的趋势，可以看出??ｌｈ的时间内材料已经完成大部分化学反应，如孔洞的形成和官能团的产生。此??夕卜，热解时间不仅影响着磁性生物质炭对六价铬的吸附效果，还会影响材料的炭??得率。如Ｍｕｂａｒａｋ等［６７］的研究结果表明，在热解温度和浸渍比例不变的情况下，??热解时间的延长导致了磁性生物质炭的炭得率降低。这是因为延长热解时间使??（：－？６〇３和（：－（：０２进一步反应，破坏了?Ｃ－Ｃ键和Ｃ－Ｏ－Ｃ键，从而降低了炭得率。??而且热解时间的延长还会破坏相邻孔洞之间的薄壁，加大孔洞直径，从而破坏炭??结构。综上考虑，本研究后续制备材料过程中选用的热解时间为ｌｈ。??２８??
【参考文献】：
期刊论文
[1]油菜（Brassica campestris L.）秸秆生物炭对Cr（Ⅵ）的吸附研究[J]. 石夏颖,赵保卫,马锋锋,张杰西. 兰州交通大学学报. 2014(03)
[2]市政污泥生物碳对重金属的吸附特性[J]. 李江山,薛强,王平,刘磊. 环境科学研究. 2013(11)
[3]酸改性橘皮吸附废水中Cr（Ⅵ）条件的优化[J]. 杨莉,赵晖. 湖北农业科学. 2013(11)
[4]玉米秸秆生物炭对Cd（Ⅱ）的吸附机理研究[J]. 李力,陆宇超,刘娅,孙红文,梁中耀. 农业环境科学学报. 2012(11)
[5]猪粪制备的生物炭对西维因的吸附与催化水解作用[J]. 张鹏,武健羽,李力,刘娅,孙红文,孙铁珩. 农业环境科学学报. 2012(02)
[6]膜技术处理重金属废水[J]. 曾杰,吉希希,任会,陈迪,王春雄,陈晗. 湖南有色金属. 2011(01)
[7]离子强度对吸附影响机理的研究进展[J]. 吴志坚,刘海宁,张慧芳. 环境化学. 2010(06)
[8]不同种类生物质热解炭的特性实验研究[J]. 谭洪,张磊,韩玉阁. 生物质化学工程. 2009(05)
[9]离子交换法及吸附法处理含铬废水的研究进展[J]. 范力,张建强,程新,刘伟,夏明芳,王志良. 水处理技术. 2009(01)
[10]黑碳吸附汞砷铅镉离子的研究[J]. 吴成,张晓丽,李关宾. 农业环境科学学报. 2007(02)
博士论文
[1]铬渣堆场铬污染特征及其铬污染土壤微生物修复研究[D]. 黄顺红.中南大学 2009
硕士论文
[1]虾壳和松树皮吸附去除水中三价铬的研究[D]. 李晓军.北京化工大学 2016
[2]改性生物炭的表征特性及其对Cr（Ⅵ）的吸附性能研究[D]. 甘超.湖南大学 2016
[3]生物炭对重金属的吸附作用及腐殖酸的影响[D]. 王菁姣.中国地质大学(北京) 2015
[4]不同温度裂解椰子生物炭对重金属吸附的研究[D]. 楚颖超.海南大学 2015
[5]改性柚皮对含铬废水的吸附研究[D]. 张雪.重庆大学 2015
[6]多金属鞣制废水中铬沉淀行为及其影响因素研究[D]. 王颖勃.陕西科技大学 2013
[7]生物质源和制备温度对生物炭构效的影响[D]. 王群.上海交通大学 2013
[8]铬污染的城市土壤毒性与修复研究[D]. 张垒.四川农业大学 2012
[9]酵母融合菌的发酵培养及其对含铬废水的吸附处理[D]. 周艾平.暨南大学 2011
[10]高效电渗析资源化处理电镀铬漂洗废水研究[D]. 厉威.浙江大学 2010
本文编号：2965034
【文章来源】：厦门大学福建省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２研究技术路线图??Ｆｉｇ．?１－２?Ｔｈｅ?ｒｏａｄｍａｐ?ｏｆ?ｒｅｓｅａｒｃｈ?ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ??
２．３材料的制备方法??２．３．１磁性生物质炭的制备方法??本论文采用热解法［６１］制备磁性生物质炭，如图２－１所示。称取干燥后的竹子??粉末２?ｇ，浸泡在３％的氯化铁溶液中，搅拌２?ｈ使其充分混匀，之后放入ｌ〇５°Ｃ??鼓风干燥箱中使液体蒸干。之后将生物质转移至密封的管式炉中，通氮气后在??６００°Ｃ条件下热解ｌｈ。之后用超纯水洗涤至ｐＨ趋于稳定，干燥后得到磁性生物??质炭（ＭＢＣ），储藏备用。??Ｂｉｏｍａｓｓ??？?Ｆｅｒｒｉｃ?ｃｈｌｏｒｉｄｅ??＿?Ｂｉｏｃｈａｒ??ｙ－Ｆｅ２０３??Ｕ?６００?＊ＣＮ；??＾?—?＜Ｊｊｒ??图２－１磁性生物质炭的制备方法１６１１??Ｆｉｇ．?２－１?Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ?ｏｆ?ｍａｇｎｅｔｉｃ?ｂｉｏｃｈａｒ??２．３．２氨基改性磁性生物质炭的制备方法??称取干燥后的竹子粉末２?ｇ，浸泡于３°／。的氯化铁溶液中，磁力搅拌１．５?ｈ后，??加入不同量的ＤＥＴＡＱ？８?ｍｍｏｌ），磁力搅拌０．５?ｈ后过滤，在１０５°Ｃ下干燥１２?ｈ。??２１??
本实验控制热解温度为６００°Ｃ，浸溃比例为１．５?ｇ／ｇ，升温速率为１０°Ｃ／ｍｉｎ，??在２５°Ｃ，ｐＨ＝４．４，初始Ｃｒ（ＶＩ）浓度为５０ｍｇ／Ｌ，吸附时间为３６ｈ条件下，探究??热解时间对磁性生物质炭吸附六价铬效果的影响，如图３－２所示。随着热解时间??的增加，磁性生物质炭对六价铬的吸附效果呈现先上升后不变的趋势，可以看出??ｌｈ的时间内材料已经完成大部分化学反应，如孔洞的形成和官能团的产生。此??夕卜，热解时间不仅影响着磁性生物质炭对六价铬的吸附效果，还会影响材料的炭??得率。如Ｍｕｂａｒａｋ等［６７］的研究结果表明，在热解温度和浸渍比例不变的情况下，??热解时间的延长导致了磁性生物质炭的炭得率降低。这是因为延长热解时间使??（：－？６〇３和（：－（：０２进一步反应，破坏了?Ｃ－Ｃ键和Ｃ－Ｏ－Ｃ键，从而降低了炭得率。??而且热解时间的延长还会破坏相邻孔洞之间的薄壁，加大孔洞直径，从而破坏炭??结构。综上考虑，本研究后续制备材料过程中选用的热解时间为ｌｈ。??２８??
【参考文献】：
期刊论文
[1]油菜（Brassica campestris L.）秸秆生物炭对Cr（Ⅵ）的吸附研究[J]. 石夏颖,赵保卫,马锋锋,张杰西. 兰州交通大学学报. 2014(03)
[2]市政污泥生物碳对重金属的吸附特性[J]. 李江山,薛强,王平,刘磊. 环境科学研究. 2013(11)
[3]酸改性橘皮吸附废水中Cr（Ⅵ）条件的优化[J]. 杨莉,赵晖. 湖北农业科学. 2013(11)
[4]玉米秸秆生物炭对Cd（Ⅱ）的吸附机理研究[J]. 李力,陆宇超,刘娅,孙红文,梁中耀. 农业环境科学学报. 2012(11)
[5]猪粪制备的生物炭对西维因的吸附与催化水解作用[J]. 张鹏,武健羽,李力,刘娅,孙红文,孙铁珩. 农业环境科学学报. 2012(02)
[6]膜技术处理重金属废水[J]. 曾杰,吉希希,任会,陈迪,王春雄,陈晗. 湖南有色金属. 2011(01)
[7]离子强度对吸附影响机理的研究进展[J]. 吴志坚,刘海宁,张慧芳. 环境化学. 2010(06)
[8]不同种类生物质热解炭的特性实验研究[J]. 谭洪,张磊,韩玉阁. 生物质化学工程. 2009(05)
[9]离子交换法及吸附法处理含铬废水的研究进展[J]. 范力,张建强,程新,刘伟,夏明芳,王志良. 水处理技术. 2009(01)
[10]黑碳吸附汞砷铅镉离子的研究[J]. 吴成,张晓丽,李关宾. 农业环境科学学报. 2007(02)
博士论文
[1]铬渣堆场铬污染特征及其铬污染土壤微生物修复研究[D]. 黄顺红.中南大学 2009
硕士论文
[1]虾壳和松树皮吸附去除水中三价铬的研究[D]. 李晓军.北京化工大学 2016
[2]改性生物炭的表征特性及其对Cr（Ⅵ）的吸附性能研究[D]. 甘超.湖南大学 2016
[3]生物炭对重金属的吸附作用及腐殖酸的影响[D]. 王菁姣.中国地质大学(北京) 2015
[4]不同温度裂解椰子生物炭对重金属吸附的研究[D]. 楚颖超.海南大学 2015
[5]改性柚皮对含铬废水的吸附研究[D]. 张雪.重庆大学 2015
[6]多金属鞣制废水中铬沉淀行为及其影响因素研究[D]. 王颖勃.陕西科技大学 2013
[7]生物质源和制备温度对生物炭构效的影响[D]. 王群.上海交通大学 2013
[8]铬污染的城市土壤毒性与修复研究[D]. 张垒.四川农业大学 2012
[9]酵母融合菌的发酵培养及其对含铬废水的吸附处理[D]. 周艾平.暨南大学 2011
[10]高效电渗析资源化处理电镀铬漂洗废水研究[D]. 厉威.浙江大学 2010
本文编号：2965034
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