湿地植物生物质炭制备及其对水体布洛芬的吸附研究
发布时间：2022-01-03 09:17
本研究中选用三种温带地区湿地生态系统广泛分布的植物空心莲子草（Alternanthera philoxeroides（Mart.）Griseb）、菹草（Potamogeton crispus L）、双穗雀稗（Paspalum paspaloides（Michx.）Scribn）为原材料制备生物质炭,对空心莲子草生物炭（APBC）、菹草生物炭（PCBC）及双穗雀稗生物炭（PPBC）开展针对典型PPCPs类污染物布洛芬（Ibuprofen,IBU）的去除及机制研究,并对其进行基于藻类及人类细胞毒性实验的应用安全性评价。使用扫描电镜（Scanning electron microscope,SEM）、比表面及孔径分析仪（Brunauer emmett teller,BET）和红外光谱（Fourier Transform infrared spectroscopy,FTIR）对磷酸活化法制备的三种生物质炭的表面结构、孔径、比表面积及表面官能团进行表征分析,同时结合吸附动力学、吸附等温线和吸附热力学来确定其吸附机制。通过布洛芬初始浓度、吸附剂投加量、温度、时间和pH值五组单因素控制实验,确定最佳...
【文章来源】：山东师范大学山东省
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
APBC吸附布洛芬前后SEM图
山东师范大学硕士论文11布洛芬不溶于水所以用乙醇稀释，但放置过久仍会有少许白色絮状沉淀，图（b）生物炭表面布满的白色晶状物质应为吸附物布洛芬，由此可以看出APBC对PPCPs类污染物布洛芬具有良好的吸附性能。图2-1APBC吸附布洛芬前后SEM图(a)APBC吸附前；(b)APBC吸附后Fig.2-1TheSEMofAPBCbeforeandafteradsorption（a）BeforeAPBCadsorption；(b)AfterAPBCadsorption菹草生物炭（PCBC）吸附布洛芬前后SEM图如图2-2所示。图（a）为PCBC吸附布洛芬前的SEM图，由图可以看出PCBC表面布满大小不一的孔径，且孔径内壁附有更多细小的孔洞，PCBC制备过程也是先经NaOH处理后再用磷酸活化，生物炭被占据内部空间后经去离子水冲洗会形成孔洞，所以会出现如此的孔径结构与分布情况。图（b）PCBC吸附后与图（a）吸附前对比效果更加明显，在放大倍数3000倍的情况下，生物炭表面附着了一层密密麻麻的晶状物质，说明PCBC对布洛芬具有良好的吸附性能。图2-2PCBC吸附布洛芬前后SEM图(a)PCBC吸附前；(b)PCBC吸附后Fig.2-2TheSEMofPCBCbeforeandafteradsorption（a）BeforePCBCadsorption；(b)AfterPCBCadsorption
山东师范大学硕士论文12双穗雀稗生物炭（PPBC）吸附布洛芬前后SEM图如图2-3所示。由图（a）、（b）PPBC吸附布洛芬前后SEM图可以看出，在经NaOH和H3PO4处理之后PPBC表面被活化侵蚀经去离子水洗之后产生了条纹状孔隙结构且内壁附有许多细小孔洞。在同为1000倍放大情况下，图（b）大小不一的孔洞被塞满，表面附着晶状物质为PPCPs类污染物布洛芬，可以看出PPBC对布洛芬具有较好的吸附效果。图2-3PPBC吸附布洛芬前后SEM图(a)PPBC吸附前；(b)PPBC吸附后Fig.2-3TheSEMofPPBCbeforeandafteradsorption（a）BeforePPBCadsorption；(b)AfterPPBCadsorption2.2.2比表面积及孔径分析图2-4为空心莲子草生物炭（APBC）孔径分布图，根据生物炭的孔径可分为微孔（0～2nm）、中孔（2～50nm）和大孔（直径＞50nm)[43]以及孔径分布图可以看出，APBC的孔径结构为以中孔为主的中孔微孔复合孔径结构，没有出现大孔，按BET法测得比表面积为831.7m2/g。图中孔径范围在0～2nm之间出现最大孔容，表明APBC具有微孔结构，经比表面积分析仪测得微孔占比23.6%，而在2～50nm之间，可以看到出现较多孔容，测得占比76.4%,而在高于50nm之后并没有出现孔容，可以看出此生物炭并不存在大孔结构。中孔微孔复合结构的生物炭的有点在于既能吸附小分子物质，又可以对部分大分子物质进行吸附，避免吸附物质的单一性，增加对不同大小吸附物的吸附效果[44]，而831.7m2/g的比表面积优于其他APBC的比表面积[25]，表明经此种制作方法处理的生物炭为吸附高效生物炭。
【参考文献】：
期刊论文
[1]秸秆生物炭对双氯芬酸钠的吸附性能研究[J]. 夏文君,徐劼,刘锋,黄天寅,王忠明,陈家斌. 中国环境科学. 2019(03)
[2]畜禽粪便中残留四环素类抗生素的研究概况[J]. 闫琦,刘培培,张娇娇,王跃华,任斌,丁路明. 家畜生态学报. 2018(05)
[3]高粱秸秆生物炭对Cr（Ⅵ）的吸附热力学与动力学研究[J]. 赵二劳,尹爱萍,张秀玲,郝丽琴,赵三虎. 化工新型材料. 2017(11)
[4]不同原料生物炭理化性质的对比分析[J]. 孙涛,朱新萍,李典鹏,顾祝禹,张佳喜,贾宏涛. 农业资源与环境学报. 2017(06)
[5]酸碱改性生物炭对水中磺胺噻唑的吸附性能研究[J]. 李蕊宁,王兆炜,郭家磊,赵夏婷,李艳,谢晓芸. 环境科学学报. 2017(11)
[6]氢氧化钠活化法制备棉秆基活性炭实验条件优化[J]. 孔德国,宋宝栋,周岭,陈明鸽,李风娟,李坷,张红美. 化工技术与开发. 2017(03)
[7]肉骨生物炭对重金属Pb2+的吸附特性[J]. 张政,林匡飞,崔长征,姚振楠,唐巍飚. 水处理技术. 2016(12)
[8]不同热解条件下合成生物炭对铜离子的吸附动力学研究[J]. 常春,王胜利,郭景阳,刘天琪,赵莹莹. 环境科学学报. 2016(07)
[9]添加生物炭对西北黄土吸附克百威的影响[J]. 孙航,蒋煜峰,胡雪菲,展惠英,Uwamungu Jean Yves. 环境科学学报. 2016(03)
[10]芦苇生物炭制备及其对Cu2+的吸附动力学[J]. 孟梁,侯静文,郭琳,喻恺,吴晴雯,罗启仕. 实验室研究与探索. 2015(01)
博士论文
[1]南四湖流域典型人工湿地植物资源化研究[D]. 杜远达.山东大学 2015
[2]改性棕榈丝吸附水中重金属的研究[D]. 吕文刚.华东理工大学 2012
[3]烟杆基活性炭的制备及吸附处理重金属废水的研究[D]. 张利波.昆明理工大学 2007
硕士论文
[1]棉花秸秆生物炭的制备和改性及其对PPCPs类污染物的吸附探究[D]. 封玉.山东师范大学 2019
[2]空心莲子草活性炭对抗生素、染料吸附性能的研究[D]. 刘群.山东师范大学 2017
[3]KMnO4/MnSO4存在下几种水热炭的制备及Pb（Ⅱ）吸附性能研究[D]. 刘茜茜.河北师范大学 2016
[4]生物炭材料的修饰应用与毒性评价[D]. 景向荣.中国科学技术大学 2014
[5]香蒲绒活性炭的制备及其对2，4-二氯酚和2，4，6-三氯酚吸附性能研究[D]. 任亮.山东大学 2012
[6]染料废水处理技术研究[D]. 姜佩.中国海洋大学 2012
[7]湿地植物生物炭的制备及其对土壤氮素生物有效性的影响[D]. 邓霞.中国海洋大学 2012
[8]双穗雀稗对猪场污水中氮磷吸收及净化效果研究[D]. 莫负恩.南京农业大学 2010
本文编号：3566007
【文章来源】：山东师范大学山东省
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
APBC吸附布洛芬前后SEM图
山东师范大学硕士论文11布洛芬不溶于水所以用乙醇稀释，但放置过久仍会有少许白色絮状沉淀，图（b）生物炭表面布满的白色晶状物质应为吸附物布洛芬，由此可以看出APBC对PPCPs类污染物布洛芬具有良好的吸附性能。图2-1APBC吸附布洛芬前后SEM图(a)APBC吸附前；(b)APBC吸附后Fig.2-1TheSEMofAPBCbeforeandafteradsorption（a）BeforeAPBCadsorption；(b)AfterAPBCadsorption菹草生物炭（PCBC）吸附布洛芬前后SEM图如图2-2所示。图（a）为PCBC吸附布洛芬前的SEM图，由图可以看出PCBC表面布满大小不一的孔径，且孔径内壁附有更多细小的孔洞，PCBC制备过程也是先经NaOH处理后再用磷酸活化，生物炭被占据内部空间后经去离子水冲洗会形成孔洞，所以会出现如此的孔径结构与分布情况。图（b）PCBC吸附后与图（a）吸附前对比效果更加明显，在放大倍数3000倍的情况下，生物炭表面附着了一层密密麻麻的晶状物质，说明PCBC对布洛芬具有良好的吸附性能。图2-2PCBC吸附布洛芬前后SEM图(a)PCBC吸附前；(b)PCBC吸附后Fig.2-2TheSEMofPCBCbeforeandafteradsorption（a）BeforePCBCadsorption；(b)AfterPCBCadsorption
山东师范大学硕士论文12双穗雀稗生物炭（PPBC）吸附布洛芬前后SEM图如图2-3所示。由图（a）、（b）PPBC吸附布洛芬前后SEM图可以看出，在经NaOH和H3PO4处理之后PPBC表面被活化侵蚀经去离子水洗之后产生了条纹状孔隙结构且内壁附有许多细小孔洞。在同为1000倍放大情况下，图（b）大小不一的孔洞被塞满，表面附着晶状物质为PPCPs类污染物布洛芬，可以看出PPBC对布洛芬具有较好的吸附效果。图2-3PPBC吸附布洛芬前后SEM图(a)PPBC吸附前；(b)PPBC吸附后Fig.2-3TheSEMofPPBCbeforeandafteradsorption（a）BeforePPBCadsorption；(b)AfterPPBCadsorption2.2.2比表面积及孔径分析图2-4为空心莲子草生物炭（APBC）孔径分布图，根据生物炭的孔径可分为微孔（0～2nm）、中孔（2～50nm）和大孔（直径＞50nm)[43]以及孔径分布图可以看出，APBC的孔径结构为以中孔为主的中孔微孔复合孔径结构，没有出现大孔，按BET法测得比表面积为831.7m2/g。图中孔径范围在0～2nm之间出现最大孔容，表明APBC具有微孔结构，经比表面积分析仪测得微孔占比23.6%，而在2～50nm之间，可以看到出现较多孔容，测得占比76.4%,而在高于50nm之后并没有出现孔容，可以看出此生物炭并不存在大孔结构。中孔微孔复合结构的生物炭的有点在于既能吸附小分子物质，又可以对部分大分子物质进行吸附，避免吸附物质的单一性，增加对不同大小吸附物的吸附效果[44]，而831.7m2/g的比表面积优于其他APBC的比表面积[25]，表明经此种制作方法处理的生物炭为吸附高效生物炭。
【参考文献】：
期刊论文
[1]秸秆生物炭对双氯芬酸钠的吸附性能研究[J]. 夏文君,徐劼,刘锋,黄天寅,王忠明,陈家斌. 中国环境科学. 2019(03)
[2]畜禽粪便中残留四环素类抗生素的研究概况[J]. 闫琦,刘培培,张娇娇,王跃华,任斌,丁路明. 家畜生态学报. 2018(05)
[3]高粱秸秆生物炭对Cr（Ⅵ）的吸附热力学与动力学研究[J]. 赵二劳,尹爱萍,张秀玲,郝丽琴,赵三虎. 化工新型材料. 2017(11)
[4]不同原料生物炭理化性质的对比分析[J]. 孙涛,朱新萍,李典鹏,顾祝禹,张佳喜,贾宏涛. 农业资源与环境学报. 2017(06)
[5]酸碱改性生物炭对水中磺胺噻唑的吸附性能研究[J]. 李蕊宁,王兆炜,郭家磊,赵夏婷,李艳,谢晓芸. 环境科学学报. 2017(11)
[6]氢氧化钠活化法制备棉秆基活性炭实验条件优化[J]. 孔德国,宋宝栋,周岭,陈明鸽,李风娟,李坷,张红美. 化工技术与开发. 2017(03)
[7]肉骨生物炭对重金属Pb2+的吸附特性[J]. 张政,林匡飞,崔长征,姚振楠,唐巍飚. 水处理技术. 2016(12)
[8]不同热解条件下合成生物炭对铜离子的吸附动力学研究[J]. 常春,王胜利,郭景阳,刘天琪,赵莹莹. 环境科学学报. 2016(07)
[9]添加生物炭对西北黄土吸附克百威的影响[J]. 孙航,蒋煜峰,胡雪菲,展惠英,Uwamungu Jean Yves. 环境科学学报. 2016(03)
[10]芦苇生物炭制备及其对Cu2+的吸附动力学[J]. 孟梁,侯静文,郭琳,喻恺,吴晴雯,罗启仕. 实验室研究与探索. 2015(01)
博士论文
[1]南四湖流域典型人工湿地植物资源化研究[D]. 杜远达.山东大学 2015
[2]改性棕榈丝吸附水中重金属的研究[D]. 吕文刚.华东理工大学 2012
[3]烟杆基活性炭的制备及吸附处理重金属废水的研究[D]. 张利波.昆明理工大学 2007
硕士论文
[1]棉花秸秆生物炭的制备和改性及其对PPCPs类污染物的吸附探究[D]. 封玉.山东师范大学 2019
[2]空心莲子草活性炭对抗生素、染料吸附性能的研究[D]. 刘群.山东师范大学 2017
[3]KMnO4/MnSO4存在下几种水热炭的制备及Pb（Ⅱ）吸附性能研究[D]. 刘茜茜.河北师范大学 2016
[4]生物炭材料的修饰应用与毒性评价[D]. 景向荣.中国科学技术大学 2014
[5]香蒲绒活性炭的制备及其对2，4-二氯酚和2，4，6-三氯酚吸附性能研究[D]. 任亮.山东大学 2012
[6]染料废水处理技术研究[D]. 姜佩.中国海洋大学 2012
[7]湿地植物生物炭的制备及其对土壤氮素生物有效性的影响[D]. 邓霞.中国海洋大学 2012
[8]双穗雀稗对猪场污水中氮磷吸收及净化效果研究[D]. 莫负恩.南京农业大学 2010
本文编号：3566007
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