当前位置:主页 > 理工论文 > 新能源论文 >

生物炭改性及其对沼液中氮的吸附特性研究

发布时间:2020-10-17 09:07
   近年来,随着我国规模化沼气工程的发展,沼液产生量日益增加。氮是沼液中重要的营养成分,其中氨氮的含量高达80%以上,若不经过回收利用或处理,将会造成严重的环境污染和资源浪费。目前,回收沼液中氮的主要技术方法有鸟粪石结晶法(MAP)、氨吹脱法等,但基本都存在去除效率低、技术成本高等问题,而吸附法受到了越来越多的关注。吸附回收技术的关键是选择合适的吸附剂,近年来生物炭以其良好的吸附性能、固碳作用和土壤改良作用,被作为吸附材料广泛应用到多种领域,对生物炭表面改性也是研究热点之一。本研究以分析不同改性生物炭对沼液氨氮的吸附机理及效果为目的,开展了改性生物炭的制备和筛选、生物炭表面特性研究以及改性生物炭对沼液氨氮的吸附特性及影响因素研究,并通过吸附柱实验模拟分析了生物炭对沼液氨氮的动态吸附效果及影响因素,筛选出较优的吸附工艺条件。主要研究内容及结果如下:(1)以玉米秸秆、玉米芯和木屑3种农业废弃物为原料,在550℃、600℃、650℃热解温度下制备生物炭,采用氢氧化钠和微波改性(NaOH+微波)、氯化铁改性(FeCl_3)、氢氧化钾改性(KOH)、硝酸改性(HNO_3)方法对生物炭进行改性处理,通过改性生物炭对氨氮的吸附效果研究,初步筛选出4种对氨氮吸附效果较好的改性生物炭,分别是秸秆炭-550℃-NaOH+微波(A-550-NaM)、秸秆炭-550℃-KOH(A-550-K)、玉米芯炭-550℃-FeCl_3(B-550-Fe)和木屑炭-600℃-NaOH+微波(C-600-NaM)。(2)分析了改性生物炭比表面积、官能团等表面特性,发现改性后的生物炭比表面积显著增大,改性生物炭表面强供电基团显著增加,使得改性生物炭对氨氮的吸附能力明显增强。改性生物炭对氨氮的吸附过程符合更二级动力学模型和Langmuir等温模型,拟合得到的Langmuir单分子层最大饱和吸附量分别为:101.86、94.82、200.24和64.00 mg NH_4~+-N/g。(3)设计3级动态吸附装置,优选改性生物炭A-550-NaM、A-550-K和B-550-Fe做为动态吸附的基质,开展对沼液氨氮的动态吸附实验,优化出对沼液氨氮吸附较优的工艺条件是:进液流量为5 L/h,改性生物炭B-550-Fe、A-550-K和A-550-NaM对应的填料高度分别为30 cm、50 cm和70 cm。以优化工艺构成的串联吸附工艺延长了沼液氨氮的吸附穿透时间和饱和吸附时间,氨氮吸附率得到了显著提高。
【学位单位】:黑龙江八一农垦大学
【学位级别】:硕士
【学位年份】:2018
【中图分类】:X703;S216.4
【部分图文】:

生物炭,有限公司,仪器


44623)实验仪器表 2-3 仪器设备Table 2-3 Instruments and equipments.仪器名称 仪器型号 出厂单位管式炉 OTF-1200X 合肥科晶材料技术有限公司万用电炉 DL-1 北京中兴伟业仪器有限公司pH 仪 PHS-3C 上海仪电科学仪器有限公司烘箱 101-0A 天津泰斯特仪器有限公司恒温振荡器 THZ-98A 上海一恒科技有限公司电子天平 CAV264C 奥豪斯仪器(上海)有限公司微波消解仪 WXJ-III 泰宏医疗器械有限公司紫外分光光度计 i7 海能仪器股份有限公司.1.2 吸附材料的制备1)生物炭的制备生物炭的制备过程如图 2-1 所示。

生物炭


改性生物炭的制备及筛选将预处理后的玉米秸秆、玉米芯和木屑原料在 105℃下烘干,在管式炉中分别以 550℃600℃和 650℃下通入氮气绝氧碳化,自然降温冷却后取出,分别标记,将 9 种生物炭分别粉碎过 60 目筛,备用。(2)生物炭改性方法分别配置 2 mol/L 的 NaOH、KOH、HNO3和 1.5 mol/L 的 FeCl3溶液,取预处理后的生物炭各 50g 放入 1L 烧杯中分别加入 200mL 改性溶液,70℃下反应 2h,之后置于 35℃、120r/min 恒温振荡器中反应 24h,后用去离子水反复冲洗直至中性,将 NaOH 改性后的生物炭再置于 800 W 功率下的微波消解仪中继续改性,改性完成后将所有的改性生物炭在70℃下烘干,备用。如图 2-2 是生物炭的改性制备过程,实验生物炭样品见表 2-4。

过程图,生物炭,吸附氨,过程


生物炭改性及其对沼液中氮的吸附特性研究 实验方法吸附方法沼液中氮存在的主要形态,以氨氮为主,氨氮中离子是 NH4+,而 NH4Cl 中的氮即 NH4+,因此在针对沼液氮吸附剂筛选中,为了排除外界干扰,采用 NH4Cl 配拟改性生物炭对沼液 NH4+-N 的吸附实验。配置 NH4+-N 浓度为 100mg/L 的 NH4用浓度为 0.1% HCl 和 0.1% NaOH 调节溶液的 pH 至 7,取 0.3 g 生物炭于 50 mL,依次加入 30mLNH4Cl 溶液,在 25℃、转速 150r/min 的恒温振荡器中振荡 24h、过滤,测定滤液中 NH4+-N 的浓度。如图 2-3 是生物炭吸附氨氮的过程。
【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 孔德国;周岭;李坷;张红美;;炭化时间对长、短绒棉基生物炭性能的影响[J];可再生能源;2017年10期

2 苗微;孟军;兰宇;韩晓日;陈温福;;陈化处理对稻壳生物炭理化性质的影响[J];沈阳农业大学学报;2017年04期

3 孙涛;朱新萍;李典鹏;顾祝禹;张佳喜;贾宏涛;;不同原料生物炭理化性质的对比分析[J];农业资源与环境学报;2017年06期

4 孙克静;张海荣;唐景春;;不同生物质原料水热生物炭特性的研究[J];农业环境科学学报;2014年11期

5 宋婷婷;赖欣;王知文;方明;杨殿林;居学海;李洁;张贵龙;;不同原料生物炭对铵态氮的吸附性能研究[J];农业环境科学学报;2018年03期

6 唐行灿;陈金林;;生物炭对土壤理化和微生物性质影响研究进展[J];生态科学;2018年01期

7 唐圣贤;王静雯;刘欣;胡津菘;汤志龙;杨一鸣;;一种新型生物炭的制备及其在含镉、铅、铜污水处理中的应用[J];当代化工研究;2018年01期

8 李帅霖;上官周平;;生物炭对不同水氮条件下小麦产量的影响[J];干旱地区农业研究;2018年02期

9 韩旸;多立安;刘仲齐;廉菲;;生物炭颗粒的分级提取、表征及其对磺胺甲噁唑的吸附性能研究[J];环境科学学报;2017年06期

10 刘立;;改性生物炭吸附固定重金属的研究进展[J];绿色科技;2017年16期


相关博士学位论文 前10条

1 吴林;小麦秸秆生物炭对典型药用活性化合物的吸附机制研究[D];中国地质大学(北京);2018年

2 韦思业;不同生物质原料和制备温度对生物炭物理化学特征的影响[D];中国科学院大学(中国科学院广州地球化学研究所);2017年

3 肖然;生物炭的制备及其对养分保留和重金属钝化的潜力研究[D];西北农林科技大学;2017年

4 陈柏言;冰中黑炭来源单线态氧的光化学生成[D];吉林大学;2017年

5 司马小峰;功能化生物炭缓解纳米颗粒毒性和膜污染及储能应用研究[D];中国科学技术大学;2017年

6 张瑞;生物炭材料在放射性核素吸附应用中的研究[D];中国科学技术大学;2017年

7 王金阳;生物炭对稻田和菜地温室气体排放的影响研究[D];南京农业大学;2015年

8 乔治(Odugbenro George Oluwaseun);生物炭和秸秆对土壤呼吸和团聚体的影响[D];东北农业大学;2017年

9 Niaz Muhammad;生物炭对植稻酸性土壤微生物群落和土壤肥力的影响[D];浙江大学;2015年

10 马锋锋;生物炭对黄土中镉的吸附—固定化作用及植物有效性影响及其机制[D];兰州交通大学;2017年


相关硕士学位论文 前10条

1 陈颖;不同生物炭氧化降解特征及对土壤有机碳矿化的影响[D];浙江师范大学;2017年

2 王参;基于硫酸溶液吸收/改性生物炭吸附去除挥发性甲基硅氧烷[D];河北师范大学;2018年

3 牛家亮;磁性生物炭催化剂的制备及其催化的有机合成反应[D];河北师范大学;2018年

4 徐琰;柠檬酸改性生物炭表征特性及其对亚甲基蓝吸附性能研究[D];湖南大学;2017年

5 丁洋;生物炭对镉和铅吸附性能及竞争吸附机理的研究[D];湖南大学;2017年

6 柳林杉;生物炭对重金属污染底泥的修复及其对土著微生物群落的影响研究[D];湖南大学;2017年

7 杨晓宁;生物炭对镉污染土壤上水稻生长及镉形态的影响[D];河北师范大学;2018年

8 王佩;载铁锌生物炭去除水体中对硝基酚和Pb(Ⅱ)及相关机理分析[D];湖南大学;2017年

9 王扬;生物炭催化过氧化氢降解水体中磺胺二甲基嘧啶的研究[D];湖南大学;2017年

10 刘丹;污泥生物炭修复农田重金属污染土壤的研究[D];江西理工大学;2018年



本文编号:2844580

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/projectlw/xnylw/2844580.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户940bc***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com