还原剂改性生物炭吸附去除不同电性有机污染物的研究

发布时间：2019-07-11 08:37

【摘要】：采用高级氧化技术(AOPs)处理有机废水时,由于运行成本高,氧化分解不彻底,易产生1,4-苯醌、苯酚、邻苯二酚、对苯二酚等高毒性中间产物,在此背景下,本文选用小麦秸秆生物炭吸附剂对水溶液中的1,4-苯醌,亚甲基蓝,酸性橙Ⅱ和PVA4种电性不同的有机污染物进行吸附去除。其中,亚甲基蓝为阳离子染料带正电荷,酸性橙Ⅱ为阴离子染料带负电荷,1,4-苯醌表现出弱电性,聚乙烯醇(PVA)为高分子聚合物,呈现电中性。针对其表面官能团有限、对有机污染物吸附容量较低等特点,使用限氧升温炭化法制备了浸渍时间为2h,还原剂浓度为0.001 mol/L,600℃热解的还原剂(Na2SO3和FeSO4)改性小麦秸秆生物炭。扫描电镜图像表明,Na2SO3改性处理大大增加了小麦秸秆生物炭表面的孔隙率,FeSO4改性处理使小麦秸秆生物炭形成更小的碎块结构,碎块形状更加丰富,这都增大了原始小麦秸秆生物炭的比表面积,改善了吸附性能。傅里叶转换红外光谱分析表明,FeSO4改性生物炭表面增加了羰基,小麦秸秆生物炭表面含有较多的酚羟基,这有利于对有机污染物的吸附去除。由Boehm滴定结果可得,Na2SO3改性和FeSO4改性生物炭表面的酚羟基含量明显比未改性生物炭多;3种生物炭中,FeSO4改性生物炭表面的弱酸基团和羧基官能团数量最多。试验考察了pH值、吸附剂投加量对吸附性能的影响,结果表明,随着吸附剂投加量的增多,对吸附质的去除率逐渐提高。生物炭表面官能团的差异和有机污染物的不同电性使pH值对吸附反应产生不同影响。热力学研究结果表明,还原剂改性及未改性生物炭对4种有机污染物的吸附过程是混乱度减小的自发放热反应。动力学研究结果表明,与线性准一级动力学相比,线性准二级动力学模型更适合描述4种有机污染物在Na2SO3改性,FeSO4改性和未改性生物炭上的吸附动力学过程。说明上述3种小麦秸秆生物炭吸附4种有机污染物的过程中化学吸附可能为吸附过程的控制步骤。小麦秸秆生物炭可以通过0.5mol/L的NaOH溶液得到有效再生。改性前后的小麦秸秆生物炭对4种有机污染物不仅仍具有较高的吸附能力,而且吸附解吸的稳定性也较高,三个连续周期的吸附试验的去除率都较高。
文内图片：
图片说明： 改性（左）、Na2SO3改性（中）和未改性（右）小d (left)、Na2SO3modified (middle) and unmodified(rig成细细的粉末，装入坩埚中，，并且同时将没装入坩埚中作为对照组，压实，用锡箔纸封解炭化。炭化后冷却至室温，然后分别将坩磨。生物炭热解参数如下表所示。
文内图片：
图片说明： 17图 2-7 未改性 (a),(b), Na2SO3改性(c),(d)和 FeSO4改性(e),(f)生物炭的扫描电镜图像Fig. 2-7 SEM images of unmodified (a), (b), Na2SO3modified (c), (d) and FeSO4modified (e),(f)biochar
【学位授予单位】：华北水利水电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：X703

【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 朱灵峰;何怡雪;张昊;王庆同;李月飞;耿悦;谷一鸣;孙倩;陈洁;李国亭;;锰改性玉米秸秆生物炭吸附去除1,4-苯醌[J];江苏农业学报;2016年03期

2 董仲生;马君庆;王勇;;用分光强度控制酸性染料产品质量的可行性研究[J];染料与染色;2016年02期

3 李国亭;冯艳敏;柴晓琪;刘二明;王庆同;张昊;;镧改性活性炭纤维高效吸附去除对苯醌[J];环境工程学报;2016年04期

4 李国亭;冯艳敏;范金周;柴晓琪;何小爽;梅静;;纳米二氧化钛吸附去除对苯醌的实验研究[J];华北水利水电大学学报(自然科学版);2015年01期

5 赵丽平;;污泥活性炭的制备及对亚甲基蓝吸附性能研究[J];化学试剂;2015年01期

6 于志红;谢丽坤;刘爽;杨姗姗;廉菲;宋正国;;生物炭-锰氧化物复合材料对红壤吸附铜特性的影响[J];生态环境学报;2014年05期

7 林雪原;荆延德;巩晨;何振立;;生物炭吸附重金属的研究进展[J];环境污染与防治;2014年05期

8 张小凯;何丽芝;陆扣萍;王海龙;;生物质炭修复重金属及有机物污染土壤的研究进展[J];土壤;2013年06期

9 柯常亮;林钦;甘居利;李刘冬;陈洁文;王增焕;黄珂;;环境中有机农药吸附热力学模型及吸附影响因素[J];南方水产科学;2013年01期

10 李海静;;絮凝剂处理污水的现状及对策研究[J];环境保护与循环经济;2012年06期

相关博士学位论文 前2条

1 张华;柚皮基活性炭制备及吸附应用机理研究[D];广西大学;2013年

2 马香娟;杂环化合物的电化学氧化行为与降解机理[D];浙江大学;2013年

相关硕士学位论文 前9条

1 张越;功能化生物炭对溶液中重金属的增强吸附研究[D];武汉科技大学;2015年

2 李建宏;化学改性椰纤维生物炭对水溶液中铅（Pb~(2+)）修复及机理研究[D];海南大学;2015年

3 彭元;柿子果皮和树叶生物质材料吸附性能的研究[D];武汉轻工大学;2015年

4 陈健康;紫外辐射改性碳材料对水中重金属的吸附研究[D];重庆大学;2014年

5 杨广西;生物炭的化学改性及其对铜的吸附研究[D];中国科学技术大学;2014年

6 景向荣;生物炭材料的修饰应用与毒性评价[D];中国科学技术大学;2014年

7 程聪;高级氧化法处理难降解有机废水的研究[D];武汉纺织大学;2013年

8 杨建涛;电—Fenton法处理苯酚废水实验研究[D];西北师范大学;2010年

9 邵晓梅;室温芬顿试剂高级氧化技术条件选择及效果评价研究[D];苏州大学;2009年

本文编号：2513026