MgO负载生物炭的制备及对Pb（Ⅱ）、Cd（Ⅱ）双金属体系吸附效能研究

发布时间：2022-02-19 23:27

　　近年来,随着全球工业和经济的不断发展和进步,水体污染问题日益严重,其中重金属污染问题尤为突出。吸附法是一种成本低廉,应用广泛的重金属治理方法。其中生物炭作为一种新型的吸附剂具有安全、无污染、原料广泛的特点,使其在治理水体重金属污染问题上有着广阔的发展前景。现阶段生物炭研究主要集中在单组分体系重金属离子去除,而在实际废水中成分复杂,包含多种重金属及其他污染物,因此如何获得具有高选择性的生物炭,是目前研究的主要方向。本研究采用浸渍-热解法制备MgO负载生物炭,通过对生物炭吸附等温特性、吸附动力学、抗酸能力、抗干扰能力和动态吸附等性能进行探究,根据实验以及表征结果对其吸附机理进行了分析,采用Comsol Multiphysics软件对动态吸附进行模拟评价。主要研究结果如下:以木糖渣为生物质原料,制备基底生物炭AM-400,采用浸渍-热解法制备MgO负载木糖渣生物炭（MgO-ABC）。MgO-ABC的Pb（II）吸附量高达880.1mg/g,对Cd（II）的吸附量为425.3 mg/g。Pb（II）和Cd（II）吸附与Langmuir吸附等温模型拟合程度更高,MgO-ABC对Pb（II）与Cd... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省211工程院校985工程院校

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及目的和意义
        1.1.1 课题背景
        1.1.2 研究的目的和意义
    1.2 国内外研究现状及分析
        1.2.1 生物炭及其改性方法研究现状
        1.2.2 生物炭对重金属离子吸附
        1.2.3 生物炭研究现状简析
    1.3 主要研究内容及技术路线
        1.3.1 主要研究内容
        1.3.2 研究路线
第2章 实验材料与方法
    2.1 实验的化学试剂与仪器
    2.2 原始生物炭制备
    2.3 材料的表征方法
        2.3.1 生物质成分分析
        2.3.2 热重分析
        2.3.3 扫描电子显微镜
        2.3.4 氮气吸附脱附测试
        2.3.5 X射线衍射分析
        2.3.6 傅里叶变换红外光谱仪
        2.3.7 电感耦合等离子发射光谱仪
    2.4 生物炭的吸附性能测试
        2.4.1 静态吸附性能测试
        2.4.2 动态吸附
第3章 生物炭单组分体系吸附性能研究
    3.1 引言
    3.2 生物炭原料的特征分析
        3.2.1 成分及形貌分析
        3.2.2 热重分析
    3.3 改性生物炭的制备及其吸附性能研究
        3.3.1 MgO负载生物炭的制备
        3.3.2 改性生物炭的吸附性能
    3.4 MgO-ABC的 Pb(Ⅱ)吸附特性
        3.4.1 MgO-ABC的等温吸附特性
        3.4.2 MgO-ABC的吸附动力学
        3.4.3 初始pH值对MgO-ABC吸附量的影响
        3.4.4 CO_2对MgO-ABC吸附量的影响
    3.5 MgO-ABC的 Cd(Ⅱ)吸附特性
        3.5.1 MgO-ABC的等温吸附特性
        3.5.2 MgO-ABC的吸附动力学
        3.5.3 初始pH值对MgO-ABC吸附量的影响
    3.6 吸附重金属后MgO-ABC表征
        3.6.1 MgO-ABC的比表面积分析
        3.6.2 吸附重金属后MgO-ABC表面分析
        3.6.3 表面官能团分析
        3.6.4 晶体结构分析
        3.6.5 化学键分析
        3.6.6 机理分析
    3.7 本章小结
第4章 生物炭双组分体系吸附性能研究
    4.1 引言
    4.2 分配系数
    4.3 Pb、Cd双组分体系
        4.3.1 Cd(Ⅱ)浓度对Pb(Ⅱ)吸附效果的影响
        4.3.2 初始p H对 Pb(Ⅱ)吸附效果的影响
    4.4 Pb、Cu双组分体系
    4.5 双组份体系吸附机理分析
        4.5.1 表面形貌分析
        4.5.2 化学键分析
        4.5.3 官能团分析
        4.5.4 双组分体系吸附机理
    4.6 本章小结
第5章 生物炭动态吸附性能研究
    5.1 引言
    5.2 反应器设计
    5.3 吸附模型的建立
        5.3.1 几何模型构建
        5.3.2 物理场和研究类型的选择
        5.3.3 边界条件的设定
    5.4 不同床层高度对吸附Pb(Ⅱ)性能影响
    5.5 不同进水流速对吸附Pb(Ⅱ)性能影响
    5.6 不同进水浓度对吸附Pb(Ⅱ)性能影响
    5.7 三维模型运行
    5.8 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]玉米芯生物炭对水中活性艳蓝的吸附特性[J]. 王丽敏,魏薇,王红,袁红梅.  粮食与油脂. 2019(06)
[2]改性生物炭对废水中重金属的吸附[J]. 李仕友,胡忠清,陈琴,张增炜,刘金香.  工业水处理. 2018(07)
[3]功能化碳质材料的制备及其对水中重金属的去除[J]. 刘榆,傅瑞琪,楼子墨,方文哲,王卓行,徐新华.  化学进展. 2015(11)
[4]甲基丙烯酸接枝改性玉米芯对Cd2+的吸附及机理[J]. 林海,徐锦模,董颖博,王亮,周义华,徐卫娟.  化工学报. 2015(11)
[5]生物炭吸附重金属的研究进展[J]. 林雪原,荆延德,巩晨,何振立.  环境污染与防治. 2014(05)
[6]生物炭对废水中重金属吸附研究进展[J]. 蒋艳艳,胡孝明,金卫斌.  湖北农业科学. 2013(13)
[7]水稻秸秆生物炭对Pb（Ⅱ）的吸附特性[J]. 安增莉,侯艳伟,蔡超,薛秀玲.  环境化学. 2011(11)
[8]活性炭吸附脱硫固定床反应器研究[J]. 侯璐达,王桂红,董锐锋,李云,张早校.  化学工程. 2010(10)
[9]重金属废水处理技术研究进展[J]. 邹照华,何素芳,韩彩芸,张六一,罗永明.  水处理技术. 2010(06)
[10]基于COMSOL Multiphysic的煤层甲烷拟稳态吸附—运移数值模拟[J]. 狄军贞,刘建军.  武汉工业学院学报. 2007(03)

硕士论文
[1]GAC和AC-S对废水中重金属Pb2+吸附行为的模拟与研究[D]. 张艺馨.昆明理工大学 2018



本文编号：3633832