生物炭对重金属的吸附作用及腐殖酸的影响
发布时间：2017-04-26 07:11
本文关键词：生物炭对重金属的吸附作用及腐殖酸的影响，，由笔耕文化传播整理发布。
【摘要】：重金属污染对环境的威胁日益严重,高效便捷地治理重金属污染成为当下研究的关注点。生物炭是将植物和动物废弃物等生物质在温度较低时(㩳700℃)进行密闭热裂解而生成的稳定富碳产物,具有较大的比表面积、丰富的含氧官能团以及矿物成分。由于材料易得,制备简单,吸附性能良好而被广泛地应用于重金属污染的修复中。本文选取玉米秸秆、小麦秸秆以及玉米芯三种不同的原料制备的生物炭进行吸附性能的研究,改变生物炭投加量、初始金属离子浓度、p H值以及温度等条件,在Cu2+离子和Cd2+离子单一及混合存在条件下进行批实验研究,并在研究中加入腐殖酸(HA)以模拟自然环境。分析生物炭的吸附动力学和等温吸附性质,并结合扫描电镜能谱仪(SEM-EDS)、X射线衍射仪(XRD)、红外光谱仪(FT-IR)、比表面积测试仪(BET)等的分析表征探讨生物炭对重金属的吸附机制以及腐殖酸的影响。此外,还将生物炭施加于土壤中进行土壤柱实验,探究生物炭对土壤固定重金属作用的影响。主要结论如下:(1)生物炭的理化性质不同。玉米秸秆生物炭和小麦秸秆生物炭的比表面积远大于玉米芯生物炭,玉米秸秆生物炭和玉米芯生物炭的溶解性有机质碳含量大于小麦秸秆生物炭。三种生物炭的p H值均为9.0以上,可用于改良酸性土壤,此外三种生物炭中的重金属含量均在污染限值以下,不会对环境造成二次污染。(2)生物炭的吸附性能不同。玉米秸秆生物炭和小麦秸秆生物炭对重金属的吸附能力远大于玉米芯生物炭,在平衡后前两者对金属的去除率可达到95%以上,而后者的去除率只有40%左右。这可能与材料比表面积及所含离子相关。(3)重金属的竞争吸附作用。Cu2+离子和Cd2+离子共存的情况下,Cu2+离子会与Cd2+离子竞争相同的吸附位点,导致生物炭对Cd2+离子的吸附量变少。这可能与两种离子的水合离子半径相关。(4)生物炭的吸附机制及腐殖酸的影响。生物炭的吸附机制主要包括物理吸附以及化学吸附,与生物炭的比表面积、所含官能团和离子成分等均有关系。腐殖酸在吸附过程中起到转移离子的载体作用,使得离子被快速吸附。(5)生物炭对土壤固定重金属的影响。在酸雨淋滤的条件下,施加生物炭使得土壤的缓冲能力增强,p H值更加稳定,Cu2+离子和Cd2+离子的淋出率分别降低6.49%~28.95%,12.74%~37.99%,减小了重金属迁移性带来的危害。
【关键词】：生物炭 重金属 吸附 腐殖酸
【学位授予单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X53;O647.3
【目录】：
- 摘要5-6
- Abstract6-10
- 第1章 绪论10-24
- 1.1 选题背景10-19
- 1.1.1 重金属污染现状与治理方法10-16
- 1.1.2 生物炭及其应用研究现状16-19
- 1.2 国内外研究现状19-22
- 1.3 研究内容与研究意义22
- 1.4 技术路线与工作量22-24
- 1.4.1 技术路线22-23
- 1.4.2 工作量23-24
- 第2章 生物炭的制备与理化性质24-30
- 2.1 生物炭的制备原料24
- 2.2 生物炭的制备方法24-25
- 2.3 生物炭的理化性质测试25-26
- 2.4 结果与分析26-29
- 2.5 本章小结29-30
- 第3章 生物炭对重金属的吸附作用30-49
- 3.1 实验试剂与设备30-31
- 3.2 实验方法与步骤31-34
- 3.2.1 金属溶液的配置31
- 3.2.2 生物炭的预处理31
- 3.2.3 批实验研究31-32
- 3.2.4 测试方法32-34
- 3.3 实验结果与讨论34-48
- 3.3.1 反应时间对Cu、Cd吸附的影响34-36
- 3.3.2 生物炭投加量对吸附效果的影响36-39
- 3.3.3 Cu、Cd的竞争吸附作用39-48
- 3.4 本章小结48-49
- 第4章 腐殖酸对生物炭吸附重金属的影响49-70
- 4.1 实验试剂与设备49-50
- 4.2 实验方法与步骤50-52
- 4.2.1 金属溶液的配置50
- 4.2.2 腐殖酸的配置50-51
- 4.2.3 生物炭的预处理51
- 4.2.4 批实验研究51-52
- 4.3 实验结果与讨论52-62
- 4.3.1 Cu、Cd的吸附动力学52-56
- 4.3.2 生物炭投加量的影响56
- 4.3.3 金属溶液初始浓度的影响56
- 4.3.4 吸附等温线56-57
- 4.3.5 溶液初始pH值的影响57
- 4.3.6 反应温度的影响57-61
- 4.3.7 腐殖酸浓度的影响61-62
- 4.4 生物炭的吸附机理及腐殖酸的影响探讨62-69
- 4.4.1 SEM分析62
- 4.4.2 XRD分析62-65
- 4.4.3 FT-IR分析65-66
- 4.4.4 吸附机制66-69
- 4.5 本章小结69-70
- 第5章 生物炭对土壤中重金属的固定作用70-77
- 5.1 实验试剂与设备70-71
- 5.2 实验方法与步骤71-73
- 5.2.1 土壤样品的采集和预处理71-72
- 5.2.2 土壤柱实验内容与步骤72-73
- 5.3 实验结果与讨论73-76
- 5.3.1 自然条件下生物炭对土壤固定重金属的影响73
- 5.3.2 酸雨淋滤条件下生物炭对土壤固定重金属的影响73-76
- 5.4 本章小结76-77
- 第6章 结论与建议77-79
- 6.1 结论77-78
- 6.2 问题与建议78-79
- 致谢79-80
- 参考文献80-90
- 附录90
【参考文献】
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本文关键词：生物炭对重金属的吸附作用及腐殖酸的影响，由笔耕文化传播整理发布。
本文编号：327973
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxue/327973.html
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