功能化生物炭对溶液中重金属的增强吸附研究

发布时间：2017-01-17 12:00

  本文关键词：功能化生物炭对溶液中重金属的增强吸附研究，由笔耕文化传播整理发布。

《武汉科技大学》 2015年

功能化生物炭对溶液中重金属的增强吸附研究

张越  

【摘要】：生物炭是生物质经隔绝空气或供氧不足条件下热分解所得富碳固体产物。生物炭与普通炭相比，其天然赋予N、O、S、P等杂原子官能团为固定重金属离子提供了有效的吸附位点。其内部发达的毛细管结构有利于形成中孔或大孔，以便提高吸附过程的动力学特性。 本文通过硝酸氧化、氨基化、赋溴、硫等方法对生物炭进行表面功能化，探究了功能化前、后生物炭物化性质的变化，并探讨功能化生物炭对Pb(II)、Cd(II)、As(V)等的吸附特性和吸附稳定性，得到结果如下： 生物炭通过表面功能化改变其表面官能团种类，对某些特定重金属离子能产生更好的吸附效果。相比表面功能化以前，氨基化功能化方法制备生物炭的BET比表面、总孔容均增大；其他三种生物炭表面积减少。硝酸功能化生物炭的酸性基团羧基显著增加，羰基减少；赋溴生物炭和赋硫生物炭羧基增加，内酯基和羰基减少。氨基化生物炭酸性基团减少，，羰基增加。 Pb(II)、Cd(II)、As(V)三种重金属离子最佳吸附pH分别为6、6、7；吸附时间在6h以后吸附基本达到平衡，吸附容量变化并不明显；功能化生物炭对Pb(II)、Cd(II)、As(V)吸附过程可用等温吸附方程模拟，吸附动力学数据符合拟二级动力学模型。对三种重金属离子吸附过程，氨基化生物炭均表现了良好的吸附效果。通过观察吸附前、后炭的红外光谱图发现Pb(II)、Cd(II）、As(V)主要通过离子交换和表面络合两种作用方式吸附在生物炭表面上，表面含氧官能团与含氮官能团与重金属离子发生缔合作用。 在Pb(II)-Cd(II)双组份混合体系中，Pb(II)对Cd(II）的吸附有抑制作用，生物炭对Pb(II)的吸附能力大于Cd(II）；在As(V)-Cd(II)混合体系中，生物炭对As(V)和Cd(II)在吸附过程中能相互促进，Cd(II)对As(V)吸附促进作用较强，使对As(V)的吸附能力大于Cd(II)；As(V)-Pb(II)混合体系中，生物炭As(V)和Pb(II)在吸附过程中也存在相互促进的情况，Pb(II)对As(V)吸附的促进作用较强，对As(V)的吸附能力大于Pb(II)。 对功能化前、后的生物炭试样吸附Pb(II)、Cd(II)、As(V)等重金属的稳定性进行了分析。生物炭采用氨基化、硝酸氧化、赋硫、溴等方法功能化前、后，吸附Pb(II)、Cd(II)、As(V)等重金属主要以稳定的残渣态存在，降低了它们在环境中的迁移性。

【关键词】：
【学位授予单位】：武汉科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O647.31
【目录】：

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1 魏德洲;代淑娟;王玉娟;周东琴;刘文刚;贾春云;韩聪;;枯草芽孢杆菌吸附电镀废水中镉前后的浮选性能研究[J];安全与环境学报;2008年04期

2 杜恒宇;张中旗;张永宁;李明强;;二甲酚橙与铅(Ⅱ)配合物显色反应的研究及应用[J];宝鸡文理学院学报(自然科学版);2009年01期

3 叶瑞洪;陈孝堪;;食品中镉的测定方法研究[J];福建师大福清分校学报;2009年02期

4 徐圣友;叶琳琳;朱燕;阮爱东;;巢湖沉积物中重金属的BCR形态分析[J];环境科学与技术;2008年09期

5 陈金妹;谈萍;王建永;;气体吸附法表征多孔材料的比表面积及孔结构[J];粉末冶金工业;2011年02期

6 黄明,魏彩春,陆燕勤,张学洪,王敦球;化学分类法处理电镀生产废水[J];桂林工学院学报;2003年01期

7 张继义;梁丽萍;蒲丽君;王利平;;小麦秸秆热处理生物碳质对Cr(Ⅵ)的吸附性能[J];兰州理工大学学报;2011年02期

8 帕提曼·卡吾力;刘敏跃;;用二乙氨二硫代甲酸银分光光度法测定畜禽饮用水中的砷[J];饲料工业;2011年09期

9 戴静;刘阳生;;四种原料热解产生的生物炭对Pb~(2+)和Cd~(2+)的吸附特性研究[J];北京大学学报(自然科学版);2013年06期

10 王媛原;;砒霜泄漏事故的洗消对策[J];广州化工;2014年02期

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1 吴坤;苑林宏;;膳食因素与癌症[J];癌变.畸变.突变;2006年01期

2 芦长明;;安徽石台大山地区岩石—土壤地球化学特征[J];安徽地质;2010年02期

3 刘道根,黄种买,王红萍,郭琰;医院污水处理典型工艺及技术发展趋势[J];安徽化工;2004年06期

4 王佑荣;蔡文举;徐玉福;胡献国;;含锡、镍、铜、锌离子废水的处理[J];安徽化工;2009年05期

5 朱明亮;苏庆平;罗旭;;重金属离子捕集剂处理含Cu~(2+)废水的工艺研究[J];安徽化工;2011年06期

6 伍昌年;郑力菲;汤利华;凌琪;黄丹;;改性粉煤灰在污水深度处理中的研究[J];安徽建筑工业学院学报(自然科学版);2011年06期

7 田超;王米道;王家嘉;;土壤有机质与水土流失相关性研究[J];安徽农学通报;2008年19期

8 孙应生;曹德菊;黄祥明;李焱;;巢湖沿岸沉积物几种重金属污染现状评价[J];安徽农学通报;2008年23期

9 王新宣;张宇峰;;影响因素分析法在土壤吸附重金属上的研究进展[J];安徽农学通报(上半月刊);2009年09期

10 贺希娜;刘峰;;L-色氨酸发酵液的活性炭脱色工艺研究[J];安徽农学通报(上半月刊);2012年11期

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1 崔康平;周元祥;许为义;彭书传;;人工快速渗滤技术及其水处理应用[A];2004“生态安徽”博士科技论坛论文集[C];2004年

2 赵建辉;;电镀废水治理与回用技术研究进展[A];第九届全国转化膜及表面精饰学术年会论文集[C];2012年

3 程振远;王斌;张兴;;沿海滩涂细菌对镉的吸附性能研究[A];2011中国环境科学学会学术年会论文集（第二卷）[C];2011年

4 黄万抚;叶茜;;电渗析的分离机理及应用[A];第二届中国膜科学与技术报告会论文集[C];2005年

5 谷晋川;张君;张蔓;叶春燕;;城市污水处理厂污泥制备吸附剂的物理和化学性质研究[A];四川省环境科学学会二〇一一年学术年会论文集[C];2011年

6 丁向华;王挺之;罗良伟;姜照勇;;基于生态学视角的土地整理生态效益评价研究——以成都市三河镇土地整理项目为例[A];发挥资源科技优势 保障西部创新发展——中国自然资源学会2011年学术年会论文集（上册）[C];2011年

7 许建光;李淑仪;王荣萍;廖新荣;蓝佩玲;;硅减轻小白菜的铬胁迫效应及其机理的研究[A];广东省土壤学会第九次会员代表大会暨学术交流年会论文集[C];2006年

8 杨红艳;孙长龙;尹昌耕;李传锋;孙旭东;陈建刚;;锆粉制备过程中氮含量影响因素研究[A];中国核科学技术进展报告——中国核学会2009年学术年会论文集（第一卷·第4册）[C];2009年

9 周利民;王一平;刘峙嵘;;溶胶/凝胶法制备纳米TiO_2/Al_2O_3[A];第六届中国功能材料及其应用学术会议论文集（6）[C];2007年

10 万国顺;蒋磊;李志广;刘川文;黄红军;;聚丙烯酸/丙烯酰胺恒湿树脂的制备及其性能研究[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集（第4分册）[C];2010年

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1 王桂芳;铝柱撑蒙脱石的制备、结构及其吸附性能研究[D];山东科技大学;2010年

2 陈平;烷基铵在蒙脱石层间的吸附及其对蒙脱石/烷基铵结构和凝胶性能的影响[D];山东科技大学;2010年

3 田立朋;单质硅粉氧化法制备二氧化硅溶胶及其应用特性研究[D];山东科技大学;2010年

4 周骏;多孔介质中胶体行为及其影响效应研究[D];中国海洋大学;2010年

5 孙刚正;羧甲基油酰壳聚糖的制备、性质及其对含油废水絮凝机理的研究[D];中国海洋大学;2010年

6 孙金香;氧化镁基活性炭复合材料的制备及其性能研究[D];中国海洋大学;2010年

7 赵鹏飞;固体吸附剂脱除燃煤烟气汞的实验与机理研究[D];华中科技大学;2010年

8 屈芳;粘土基多孔吸附/催化材料及其净化典型VOCs的性能[D];浙江大学;2010年

9 于明革;茶多酚对茶树铅生物有效性的调控作用机制[D];浙江大学;2010年

10 廖育林;长期施用化肥和稻草下红壤性水稻土钾素肥力演变规律的研究[D];湖南农业大学;2010年

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1 李倩;不同结构氧化锰矿物氧化硫化物动力学特点及影响因素[D];华中农业大学;2010年

2 曹星辉;不同结构水钠锰矿催化氧化对苯二酚腐殖化反应的特点[D];华中农业大学;2010年

3 张芬;不同氧化度的酸性水钠锰矿氧化Cr（Ⅲ）的动力学特性[D];华中农业大学;2010年

4 梁静;钛合金精密腐蚀加工工艺及机理研究[D];南昌航空大学;2010年

5 伍修锟;呼吸性煤尘物理化学特性的研究及应用[D];山东科技大学;2010年

6 罗娇赢;哈尔滨市城郊菜地土壤重金属污染的研究[D];哈尔滨师范大学;2010年

7 任立研;大环江沿岸典型污染区土壤改良技术及对芥菜品质的影响研究[D];广西师范学院;2010年

8 郭桥生;活性碳纤维负载铁酞菁的制备及催化降解酚类化合物性能[D];浙江理工大学;2010年

9 苏涛;玉米酒精废水处理工艺及启动研究[D];郑州大学;2010年

10 焦伟;湖泊湖滨带沉积物重金属污染研究[D];山东农业大学;2010年

【二级参考文献】

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1 赵达;刘伟成;裘季燕;刘霆;傅俊范;;枯草芽孢杆菌B03对植物病原真菌的抑制作用[J];安徽农业科学;2007年15期

2 戴厚升;农作物秸秆还田好处多[J];安徽农业;2002年11期

3 代淑娟;周东琴;魏德洲;贾春云;刘文刚;;生物吸附-浮选法去除水中Pb~(2+)的研究[J];安全与环境学报;2007年04期

4 高景峰;陈冉妮;苏凯;张倩;;好氧颗粒污泥对酸性红B的生物吸附模型研究[J];安全与环境学报;2010年01期

5 高首山,邓景屹,刘文川;活性碳纤维的化学改性[J];鞍山钢铁学院学报;2000年06期

6 林永波;邢佳;孙伟光;;海藻酸钠在重金属污染治理方面的研究[J];环境科学与管理;2007年09期

7 张淑琴;童仕唐;;活性炭对重金属离子铅镉铜的吸附研究[J];环境科学与管理;2008年04期

8 雷兆武;孙颖;;离子交换技术在重金属废水处理中的应用[J];环境科学与管理;2008年10期

9 梁莎;郭学益;田庆华;冯宁川;;化学改性橘子皮对Pb~(2+)的吸附性能[J];北京工业大学学报;2010年04期

10 何晓梅;ICP-MS法测定保鲜薄膜中微量溶出铅镉的研究[J];包装工程;2004年03期

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1 本报记者 黄天香;[N];中国改革报;2006年

2 证券时报记者　 林旭;[N];证券时报;2006年

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1 马占云;气候变化对中国农林生物质能的区域影响研究[D];首都师范大学;2009年

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1 刘伟富;敌草隆/菲在土壤和炭质吸附剂上的吸附行为及其生物可利用性研究[D];北京交通大学;2011年

2 郭亚萍;活性炭电吸附处理水中氯仿的研究[D];东北师范大学;2002年

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4 陈孝云;可见光响应TiO_2与TiO_2/活性炭复合材料的合成及表征[D];东北林业大学;2007年

5 朱波;用于重金属离子吸附的生物吸附剂的初步研究[D];上海交通大学;2008年

6 李莲;新型生物吸附剂豆渣对水中Cd~（2+）和Zn~（2+）的吸附[D];湖南大学;2008年

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1 李力;刘娅;陆宇超;梁中耀;张鹏;孙红文;;生物炭的环境效应及其应用的研究进展[J];环境化学;2011年08期

2 杨放;李心清;王兵;程建中;;生物炭在农业增产和污染治理中的应用[J];地球与环境;2012年01期

3 张千丰;王光华;;生物炭理化性质及对土壤改良效果的研究进展[J];土壤与作物;2012年04期

4 陆海楠;胡学玉;刘红伟;;不同裂解条件对生物炭稳定性的影响[J];环境科学与技术;2013年08期

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6 李飞跃;梁媛;汪建飞;赵玲;;生物炭固碳减排作用的研究进展[J];核农学报;2013年05期

7 孟军;陈温福;;中国生物炭研究及其产业发展趋势[J];沈阳农业大学学报(社会科学版);2013年01期

8 郭文娟;梁学峰;林大松;徐应明;王林;孙约兵;秦旭;;土壤重金属钝化修复剂生物炭对镉的吸附特性研究[J];环境科学;2013年09期

9 关连珠;周景景;张昀;张广才;张金海;禅忠祥;;不同来源生物炭对砷在土壤中吸附与解吸的影响[J];应用生态学报;2013年10期

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1 沈国清;;生物炭影响土壤生态系统功能的生物学机制[A];第六届全国环境化学大会暨环境科学仪器与分析仪器展览会摘要集[C];2011年

2 杨丹;刘限;刘鸣达;张玉龙;;生物炭对农业可持续发展和环境改良作用的研究进展[A];发展低碳农业 应对气候变化——低碳农业研讨会论文集[C];2010年

3 黄苹;潘波;焦杏春;;滇池底泥制备的生物炭对菲的吸附-解吸[A];持久性有机污染物论坛2011暨第六届持久性有机污染物全国学术研讨会论文集[C];2011年

4 戴中民;刘杏梅;吴建军;汪海珍;徐建明;;用于改良酸性土壤的生物炭基本性质的表征[A];面向未来的土壤科学（上册）——中国土壤学会第十二次全国会员代表大会暨第九届海峡两岸土壤肥料学术交流研讨会论文集[C];2012年

5 闫智培;李十中;;生物质热解生产生物炭研究进展[A];全国农村清洁能源与低碳技术学术研讨会论文集[C];2011年

6 陆海楠;胡学玉;陈威;;生物炭添加对土壤CO_2排放的影响[A];农业环境与生态安全——第五届全国农业环境科学学术研讨会论文集[C];2013年

7 孟静静;刘静宇;黄少鹏;;低碳经济下的生物炭研究[A];低碳陕西学术研讨会论文集[C];2010年

8 王震宇;郑浩;李锋民;;湿地植物芦竹生物炭的制备及特性表征研究[A];2010中国环境科学学会学术年会论文集(第四卷)[C];2010年

9 陈再明;陈宝梁;;不同裂解温度制备的松木屑生物炭对萘的吸附动力学行为[A];第六届全国环境化学大会暨环境科学仪器与分析仪器展览会摘要集[C];2011年

10 李程;李小平;;生物炭对滩涂盐碱土中黑麦草生长的影响初步研究[A];2014中国环境科学学会学术年会（第十二章）[C];2014年

中国重要报纸全文数据库 前9条

1 本报记者 刘霞;[N];科技日报;2009年

2 记者 王靖瑄;[N];沈阳日报;2012年

3 白云水;[N];江苏科技报;2009年

4 本报记者 张晔;[N];科技日报;2013年

5 记者 耿建扩　通讯员 常云亮 王小胜;[N];光明日报;2009年

6 记者 班玮;[N];新华每日电讯;2010年

7 罗冰;[N];粮油市场报;2011年

8 本报记者 郝晓明;[N];科技日报;2012年

9 记者 李瑞林　通讯员 程晓云;[N];中国绿色时报;2009年

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1 张伟明;生物炭的理化性质及其在作物生产上的应用[D];沈阳农业大学;2012年

2 姜志翔;生物炭技术缓解温室气体排放的潜力评估[D];中国海洋大学;2013年

3 郑浩;芦竹生物炭对农业土壤环境的影响[D];中国海洋大学;2013年

4 刘国成;生物炭对水体和土壤环境中重金属铅的固持[D];中国海洋大学;2014年

5 张振宇;生物炭对稻田土壤镉生物有效性的影响研究[D];沈阳农业大学;2013年

6 殷大伟;生物炭改良白浆土的初步研究[D];沈阳农业大学;2013年

7 苗微;生物炭陈化对土壤养分和水稻生长的影响[D];沈阳农业大学;2014年

8 刘祥宏;生物炭在黄土高原典型土壤中的改良作用[D];中国科学院研究生院（教育部水土保持与生态环境研究中心）;2013年

9 徐振华;生物炭对中国北方酸化土壤的改性研究[D];中国海洋大学;2012年

10 张鹏;生物炭对西唯因与阿特拉津环境行为的影响[D];南开大学;2013年

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1 李靖;不同源生物炭的理化性质及其对双酚A和磺胺甲噁唑的吸附[D];昆明理工大学;2013年

2 张明月;生物炭对土壤性质及作物生长的影响研究[D];山东农业大学;2012年

3 郭文娟;生物炭对镉污染土壤的修复效应及其环境影响行为[D];中国农业科学院;2013年

4 唐行灿;生物炭修复重金属污染土壤的研究[D];山东农业大学;2013年

5 李际会;改性生物炭吸附硝酸盐和磷酸盐研究[D];中国农业科学院;2012年

6 王群;生物质源和制备温度对生物炭构效的影响[D];上海交通大学;2013年

7 白旭佳;污泥基生物炭制备及其保肥效能的应用研究[D];哈尔滨工业大学;2012年

8 马云艳;棉秆生物炭对棉花黄萎病菌及棉花生长的影响[D];西北农林科技大学;2014年

9 颜永毫;黄土高原地区石灰性土壤添加生物炭的温室气体效应[D];西北农林科技大学;2013年

10 王丹丹;半干旱区生物炭的土壤生态效应定位研究[D];西北农林科技大学;2013年

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