污泥基生物炭的改性及其吸附水体中Cr（Ⅵ）的性能研究
发布时间：2021-12-02 02:34
铬是对人类构成最大威胁的17种化学品之一,Cr（Ⅵ）具有毒性和致癌性,铬污染是一个严重的威胁。本文以市政污泥为原料制得污泥基生物炭,用于处理水体中Cr。本文确定最优热解温度、改性材料与加载比例,制备高效吸附水体中重金属Cr（Ⅵ）的改性生物炭。揭示改性生物炭吸附重金属的影响因素,解析吸附-还原机理,评估重金属吸附性能。主要结论如下:（1）选择600℃为市政污泥热解制备生物炭的最佳温度。BC600有机质完全碳化,分布大量纳米级孔隙。BC600含有大量Si、C、O元素,高毒性的重金属元素含量较低。生物炭表面含有一定量官能团如-OH,C-H和C=C,芳香化程度高。（2）nZVI改性的生物炭吸附效果最好,nZVI按Fe计为BC600质量的两倍为最优加载比。nZVI-BC表面存在大量不均匀絮状物,形成稳定的nZVI-BC复合材料,且加载的nZVI显著改善生物炭的比表面积。改性过程中nZVI与BC600表面-OH、C=C、芳香性-OH及芳香性C-H基团发生反应,形成类似于-COO-Fe-以及-C-O-Fe-的官能团,部分nZVI被氧化为Fe（III）与羧基结合。制备、干燥过程中有小部分nZVI被氧化...
【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
市政污泥原材料的TG、DTG及DSC曲线
解温度制备的污泥基生物炭 BC600 展开研究。2.3 生物炭的表征2.3.1 表面性质最佳热解温度制备的污泥基生物炭 BC600 的表面微观形貌如图 2-2 所示。图 2-2（a）中 500 倍放大下的 BC600 有机质完全碳化，表面较为平滑，微观孔隙和表面褶皱的分布比较均一，存在少量碎屑，这是由于挥发部分的流失以及灰分中如碳酸盐之类的盐类的分解重组形成的微观结构；图 2-2（b）中 5000 倍放大下的 BC600 表面上可以观察到分布着大量的纳米级孔隙，这可能是由于污泥熔化变为热塑相中间体，随着次级挥发物的生成，有大量气体逸出，撑大了孔道。
图 2-3 污泥基生物炭 BC600 的 X 射线衍射（XRD）谱图BC600 的 XRD 谱图如图 2-3 所示。BC600 中主特征峰代表 SiO2晶型炭中 SiO2含量较多，且出现了较多的杂峰，这可能是由于存在其他较氧化物所致。3 官能团分析据污泥基生物炭 BC600 的 FT-IR 谱图与 Boehm 滴定来评估生物炭上能团的种类与丰富度。官能团可以充当电子供体，去电子的羟基或羰需去除的重金属形成络合反应，也有利于与后续改性材料的结合。
本文编号：3527552
【文章来源】：武汉理工大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
市政污泥原材料的TG、DTG及DSC曲线
解温度制备的污泥基生物炭 BC600 展开研究。2.3 生物炭的表征2.3.1 表面性质最佳热解温度制备的污泥基生物炭 BC600 的表面微观形貌如图 2-2 所示。图 2-2（a）中 500 倍放大下的 BC600 有机质完全碳化，表面较为平滑，微观孔隙和表面褶皱的分布比较均一，存在少量碎屑，这是由于挥发部分的流失以及灰分中如碳酸盐之类的盐类的分解重组形成的微观结构；图 2-2（b）中 5000 倍放大下的 BC600 表面上可以观察到分布着大量的纳米级孔隙，这可能是由于污泥熔化变为热塑相中间体，随着次级挥发物的生成，有大量气体逸出，撑大了孔道。
图 2-3 污泥基生物炭 BC600 的 X 射线衍射（XRD）谱图BC600 的 XRD 谱图如图 2-3 所示。BC600 中主特征峰代表 SiO2晶型炭中 SiO2含量较多，且出现了较多的杂峰，这可能是由于存在其他较氧化物所致。3 官能团分析据污泥基生物炭 BC600 的 FT-IR 谱图与 Boehm 滴定来评估生物炭上能团的种类与丰富度。官能团可以充当电子供体，去电子的羟基或羰需去除的重金属形成络合反应，也有利于与后续改性材料的结合。
本文编号：3527552
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