牛粪炭吸附NH 4 + 的动力学和热力学行为
发布时间：2021-06-11 10:48
将牛粪在200～700℃范围内热解炭化,制备出不同理化结构的牛粪炭样本,并设计牛粪炭对NH4+的固液相批量吸附实验,结合动力学和热力学吸附模型,研究牛粪炭对NH4+的吸附过程和行为。结果表明:牛粪炭对NH4+的吸附能力不随炭化温度的升高而单调递增,400℃牛粪炭吸附能力最强,而后依次是300℃>700℃>600℃>500℃>200℃,相应的平衡吸附量分别为:2.2499、2.0101、1.9149、1.8502、1.6198、1.5351 mg/g;牛粪炭对NH4+的吸附过程,主要受扩散步骤控制,但非内扩散过程控制,而是由NH4+在炭颗粒表面的界面扩散、吸附以及输运过程等界面行为综合决定;牛粪炭对NH4+的吸附是空间孔隙结构和表面活性基团共同作用的结果,以单分子层的表面吸附为主导,同时存在多层物理吸附。
【文章来源】：太阳能学报. 2020,41(07)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
动力学模型对NH4+吸附动力学过程拟合
对比3个吸附等温模型的拟合精度可知（表2),Langmuir模型（R2介于0.991～0.996之间）优于Freundlich模型（R2介于0.960～0.987之间），Sips吸附等温模型拟合效果最佳（R2介于0.993～0.998之间）；牛粪炭吸附能力受制炭温度影响显著，同一模型对不同制炭温度下的牛粪炭的拟合精度存在一定差异。Langmuir模型属于单层平铺的表面吸附，Freundlich模型为多层物理吸附。由此可见，本研究中牛粪炭对NH4+的吸附以单分子层的表面吸附为主导。Langmuir模型中参数KL表征牛粪炭对NH4+吸附能力的大小，N200～N700的KL值均小于1，说明牛粪炭对NH4+的吸附能力较弱，这与最大平衡吸附量仅为2.2499 mg/g的实验结果一致。Freundlich模型对数据的拟合系数R2>0.96，达到显著水平，其经验指数n介于1～2之间，表明牛粪炭对NH4+的吸附同时存在多层物理吸附。Sips模型是综合Langmuir模型和Freundlich模型的一种经验性模型，其更高的回归系数R2也证明了这一结论。Sips模型中参数nS表征吸附剂的不均一性，nS值越接近1，则表面吸附越均一。不同制炭温度获得的牛粪炭的nS存在显差异，可见牛粪炭对NH4+的表面吸附并不均一，其中N500吸附均一性最好。3 结论
【参考文献】：
期刊论文
[1]牛粪及其半焦的热解动力学特性比较研究[J]. 刘玉龙,辛娅,刘虎,何涛,曹红亮,袁巧霞. 太阳能学报. 2018(06)
[2]生物炭影响作物生长及其与化肥混施的增效机制研究进展[J]. 刘悦,黎子涵,邹博,孙圣仪,郭鉴增,孙彩霞. 应用生态学报. 2017(03)
[3]花生壳生物炭对铵态氮的吸附性能研究[J]. 张聪智,苏亚拉图,赖欣,李洁,张贵龙. 中国农学通报. 2015(33)
[4]热解温度对畜禽粪便生物炭产率及理化特性的影响[J]. 王煌平,张青,李昱,任丽花,栗方亮,罗涛,翁伯琦,王秋营. 农业环境科学学报. 2015(11)
[5]基于等转化率法的牛粪热解动力学特性研究[J]. 曹红亮,李国强,黄思涵,李屹,刘园园,辛娅,袁巧霞. 太阳能学报. 2015(07)
[6]华北地区畜禽粪便有机肥中重金属含量及溯源分析[J]. 王飞,赵立欣,沈玉君,孟海波,向欣,程红胜,罗煜. 农业工程学报. 2013(19)
[7]畜禽粪便中残留四环素类抗生素和重金属的污染特征及其控制[J]. 王瑞,魏源送. 农业环境科学学报. 2013(09)
[8]牛粪便资源化利用的研究进展[J]. 国辉,袁红莉,耿兵,刘雪,赵永坤,朱昌雄. 环境科学与技术. 2013(05)
[9]保障我国粮食安全的肥料问题[J]. 朱兆良,金继运. 植物营养与肥料学报. 2013(02)
[10]广东省畜牧粪便中喹诺酮类和磺胺类抗生素的含量与分布特征研究[J]. 邰义萍,罗晓栋,莫测辉,李彦文,吴小莲,刘兴跃. 环境科学. 2011(04)
本文编号：3224391
【文章来源】：太阳能学报. 2020,41(07)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
动力学模型对NH4+吸附动力学过程拟合
对比3个吸附等温模型的拟合精度可知（表2),Langmuir模型（R2介于0.991～0.996之间）优于Freundlich模型（R2介于0.960～0.987之间），Sips吸附等温模型拟合效果最佳（R2介于0.993～0.998之间）；牛粪炭吸附能力受制炭温度影响显著，同一模型对不同制炭温度下的牛粪炭的拟合精度存在一定差异。Langmuir模型属于单层平铺的表面吸附，Freundlich模型为多层物理吸附。由此可见，本研究中牛粪炭对NH4+的吸附以单分子层的表面吸附为主导。Langmuir模型中参数KL表征牛粪炭对NH4+吸附能力的大小，N200～N700的KL值均小于1，说明牛粪炭对NH4+的吸附能力较弱，这与最大平衡吸附量仅为2.2499 mg/g的实验结果一致。Freundlich模型对数据的拟合系数R2>0.96，达到显著水平，其经验指数n介于1～2之间，表明牛粪炭对NH4+的吸附同时存在多层物理吸附。Sips模型是综合Langmuir模型和Freundlich模型的一种经验性模型，其更高的回归系数R2也证明了这一结论。Sips模型中参数nS表征吸附剂的不均一性，nS值越接近1，则表面吸附越均一。不同制炭温度获得的牛粪炭的nS存在显差异，可见牛粪炭对NH4+的表面吸附并不均一，其中N500吸附均一性最好。3 结论
【参考文献】：
期刊论文
[1]牛粪及其半焦的热解动力学特性比较研究[J]. 刘玉龙,辛娅,刘虎,何涛,曹红亮,袁巧霞. 太阳能学报. 2018(06)
[2]生物炭影响作物生长及其与化肥混施的增效机制研究进展[J]. 刘悦,黎子涵,邹博,孙圣仪,郭鉴增,孙彩霞. 应用生态学报. 2017(03)
[3]花生壳生物炭对铵态氮的吸附性能研究[J]. 张聪智,苏亚拉图,赖欣,李洁,张贵龙. 中国农学通报. 2015(33)
[4]热解温度对畜禽粪便生物炭产率及理化特性的影响[J]. 王煌平,张青,李昱,任丽花,栗方亮,罗涛,翁伯琦,王秋营. 农业环境科学学报. 2015(11)
[5]基于等转化率法的牛粪热解动力学特性研究[J]. 曹红亮,李国强,黄思涵,李屹,刘园园,辛娅,袁巧霞. 太阳能学报. 2015(07)
[6]华北地区畜禽粪便有机肥中重金属含量及溯源分析[J]. 王飞,赵立欣,沈玉君,孟海波,向欣,程红胜,罗煜. 农业工程学报. 2013(19)
[7]畜禽粪便中残留四环素类抗生素和重金属的污染特征及其控制[J]. 王瑞,魏源送. 农业环境科学学报. 2013(09)
[8]牛粪便资源化利用的研究进展[J]. 国辉,袁红莉,耿兵,刘雪,赵永坤,朱昌雄. 环境科学与技术. 2013(05)
[9]保障我国粮食安全的肥料问题[J]. 朱兆良,金继运. 植物营养与肥料学报. 2013(02)
[10]广东省畜牧粪便中喹诺酮类和磺胺类抗生素的含量与分布特征研究[J]. 邰义萍,罗晓栋,莫测辉,李彦文,吴小莲,刘兴跃. 环境科学. 2011(04)
本文编号：3224391
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