磁性生物炭对Cr（Ⅵ）的吸附性能研究

发布时间：2023-12-02 19:22

　　水体重金属铬污染已成为全世界亟待解决的环境问题。目前对含铬废水治理包括吸附法、离子交换法、沉淀法、反渗透法等,吸附法和其他方法相比操作简单,环保且成本低,近年来受到了广泛关注。生物炭具有独特的表面化学性质和丰富的孔结构,且制备成本低廉,是用来去除水体中重金属污染物的有效吸附剂。但是生物炭粉末颗粒较细,很难从水溶液中快速分离出来。本研究选用废弃的小麦秸秆作为原料,分别用Fe₃O₄、FeCl₃、FeCl₃/FeSO₄和FeSO₄进行改性,制备易于分离的磁性生物炭(MBC1、MBC2、MBC3、MBC4),并研究了磁性生物炭对水溶液中Cr(Ⅵ)的吸附性能及作用机理。X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱分析(XPS)表征分析结果显示,磁性生物炭表面具有Fe-O基团,其中MBC1上成功负载了Fe₃O₄,MBC2中铁的存在形式为γ-Fe₂O₃,MBC3和MB...

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

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摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 含铬废水及其处理方法
        1.1.1 含铬废水的来源
        1.1.2 含铬废水的危害
        1.1.3 含铬废水的处理方法
    1.2 生物炭在重金属吸附中的研究
        1.2.1 生物炭的来源和性质
        1.2.2 生物炭的制备和改性
        1.2.3 生物炭的应用
        1.2.4 生物炭吸附重金属的机理
        1.2.5 生物炭吸附的影响因素
    1.3 本课题研究意义及内容
        1.3.1 研究意义
        1.3.2 研究内容
第2章 研究方法
    2.1 仪器与试剂
    2.2 磁性生物炭的制备
        2.2.1 实验原材料预处理
        2.2.2 Fe₃O₄改性制备磁性生物炭
        2.2.3 FeC_l3改性制备磁性生物炭
        2.2.4 FeCl₃/FeSO₄ 改性制备磁性生物炭
        2.2.5 FeSO₄改性制备磁性生物炭
    2.3 吸附实验
    2.4 表征方法
        2.4.1 热重分析
        2.4.2 比表面积和孔隙结构测定
        2.4.3 红外光谱分析(FTIR)
        2.4.4 X射线光电子能谱分析(XPS)
        2.4.5 X射线衍射(XRD)
        2.4.6 磁性表征(VSM)
    2.5 吸附实验结果分析方法
        2.5.1 等温吸附模型
        2.5.2 吸附动力学模型
        2.5.3 热力学方程
    2.6 响应面试验
        2.6.1 响应面试验原理
        2.6.2 响应面试验设计
第3章 磁性生物炭的表征
    3.1 小麦秸秆的热重分析
    3.2 生物炭的表征
        3.2.1 比表面积和孔隙结构测定
        3.2.2 红外光谱分析(FTIR)
        3.2.3 X射线光电子能谱分析(XPS)
        3.2.4 X射线衍射(XRD)
        3.2.5 磁性表征(VSM)
第4章 磁性生物炭对Cr(Ⅵ)吸附的工艺条件
    4.1 不同因素对吸附性能的影响
        4.1.1 溶液pH的影响
        4.1.2 振荡速率的影响
        4.1.3 Cr(Ⅵ)初始浓度的影响
        4.1.4 吸附时间的影响
        4.1.5 温度的影响
        4.1.6 溶液背景离子强度的影响
    4.2 响应面试验预测吸附的最佳工艺条件
        4.2.1 试验因素的选取
        4.2.2 响应面试验设计
        4.2.3 构建模型及检验
        4.2.4 响应曲面和等高线图
        4.2.5 模型求解及验证
第5章 磁性生物炭对Cr(Ⅵ)吸附机理研究
    5.1 吸附等温线
    5.2 吸附动力学
    5.3 吸附热力学
    5.4 生物炭吸附Cr(Ⅵ)的机理研究
第6章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 研究创新点
    6.3 建议与展望
致谢
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间发表论文及申请的专利
附录2 攻读硕士学位期间参加的科研项目



本文编号：3870179