不同热解温度鸡骨炭的制备及其对水中重金属吸附性能的研究

发布时间：2017-12-13 09:30

  本文关键词：不同热解温度鸡骨炭的制备及其对水中重金属吸附性能的研究

  更多相关文章： 鸡骨炭 温度 吸附 Cd(Ⅱ) Cu(Ⅱ)

【摘要】：如今,随着社会的不断进步和工农业的迅猛发展,人为因素造成的水环境重金属污染日益严重。这些重金属可以通过摄食进入水生生物体内,经过生物积累和生物放大作用后通过食物链进入人体,严重危害公众健康。因此,对重金属水污染的控制与治理已成为当前亟待妥善解决的环境问题之一。吸附法是一种非常有效并且有良好发展前景的重金属处理方法,具有吸附材料来源广泛、吸附容量高、去除速率快和操作简便等优点。本研究以鸡骨的资源化利用及其在水中重金属处理的应用为主要思路,利用餐饮业常见的废弃物鸡骨头为原料,通过在不同温度下(500、600和700?C)缺氧热解的方式制备成黑色的鸡骨炭(CBC500、CBC600和CBC700),通过热重分析(TG-TDA)、X射线衍射(XRD)、BET比表面积(BET)、傅立叶红外光谱(FT-IR)和扫描电子显微镜(SEM)等表征手段和静态吸附解吸实验考察热解温度对鸡骨炭物理化学性质的影响以及对水中Cd(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)吸附性能。研究获得的结论如下:(1)由XRD、BET和SEM表征结果可知,鸡骨经过热解制备的鸡骨炭表面粗糙并且形成了具有一定的凹坑和沟槽的层状结构,比表面积、孔隙容量大大增加。鸡骨炭中的主要成分为羟基磷灰石,并且在700?C时羟基磷灰石未发生分解,晶体结构依然稳定。(2)三种鸡骨炭都能有效去除水中的Cd(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)。利用Langmuir能更好地拟合鸡骨炭对Cd(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)的吸附过程。三种鸡骨炭对Cd(Ⅱ)的饱和吸附量分别为91.69、88.48和69.18 mg/g,对Cu(Ⅱ)的饱和吸附量分别为81.33、74.8和67.76mg/g。饱和吸附量随鸡骨炭的热解温度的增加而降低,说明500?C的鸡骨热解温度得到的鸡骨炭对Cd(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)的吸附性能更好。p H较低的条件下不利于鸡骨炭去除水中的Cd(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)。在p H介于3到7时,鸡骨炭对Cd(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)都有较好的去除效果,说明鸡骨炭在处理重金属废水时具有较广泛的适应性。(3)三种鸡骨炭对重金属的吸附随时间变化的过程符合准二级动力学扩散模型,吸附是自发和吸热的过程,对重金属的吸附具有介孔吸附剂的吸附特征,为先单层吸附后多层吸附。超纯水、HNO3和Na OH三种解吸剂对Cd(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)的解吸率最好的是HNO3。(4)由FT-IR表征结果可知,随着热解温度的升高,鸡骨炭中一些官能团逐渐损失。CBC500中的羟基官能团要多于CBC600和CBC700。在CBC500中存在的C—H键伸缩振动,羧基、醛、酮和酯的C=O键伸缩振动以及酰胺类物质的N—C=O键伸缩振动都在CBC600和CBC700中有相应地减弱或者消失。通过CBC500吸附重金属离子前后的傅立叶红外光谱对比可知,骨炭吸附Cd(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)时起主要作用的活性基团为羟基和PO43-基团,而其余含碳官能团(如C—H、C=O)在重金属吸附时也有辅助作用。CBC500对水中Cd(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)吸附效果比CBC600和CBC700更好的原因可能就是在于—OH和C—H、C=O上。
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703;O647.3

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