生物炭高效吸附去除水中有机污染物的机理研究

发布时间：2019-07-29 08:27

【摘要】：农业废弃物热解制备的生物炭SEM,EDX和FTIR表征分析表明:热解温度越高,生物炭越薄,越细小,产率也明显下降;C元素含量增加、O元素含量减少、C=O官能团在含氧官能团中的含量增加、生物炭变的更加疏水;热解温度越高,生物炭对聚乙烯醇,对苯醌和四环素几种有机污染物的吸附亲和力增加。溶液pH值对生物炭吸附低极性的四环素几乎没有影响。π-π电子供体-受体的相互作用机制可能有助于四环素和对苯醌的吸附,而PVA和生物炭之间氢键的相互作用可能在吸附时占主导地位。Elovich动力学模型能很好地描述几种污染物的吸附过程,表明扩散速率决定几种污染物的吸附动力学过程。另外,磁场作为生物炭高效去除有机污染物的一种辅助条件,磁场助吸附技术被用于有机污染物处理领域,考察了磁场对小麦秸秆热解制备的生物炭吸附亚甲基蓝的影响,并探究磁场对吸附过程的辅助机理。结果表明:200度热解的小麦秸秆生物炭吸附效果最好,增加生物炭的用量,施加外部磁场,亚甲基蓝的去除率明显增加;磁场预处理时间的长短对小麦秸秆生物炭吸附亚甲基蓝的影响不大;亚甲基蓝染料的初始浓度增加,小麦秸秆生物炭的吸附量显著提高;在碱性条件下,小麦秸秆生物炭对亚甲基蓝的吸附效果较酸性环境时好;准二级线性动力学和Double constants动力学模型更适合描述小麦秸秆生物炭吸附亚甲基蓝的过程,表明吸附过程由扩散速率控制;Langmuir模型更适合描述亚甲基蓝在小麦秸秆生物炭上的热力学吸附过程,说明吸附过程可能为单分子层吸附。外加磁场,水的磁化改变了水分子的键角,增加了它们的偶极矩,降低了水分子的簇结构,小水分子增加了染料的流动性,更多的染料分子可以吸附在生物炭的表面;另一方面,生物炭表面的各种酸性官能团包括酚基、内酯、羧基对磁性特别敏感,亚甲基蓝在小麦秸秆生物炭上的吸附规律与小麦秸秆生物炭表面的三种酸性官能团的含量多少呈现相同的变化趋势,说明生物炭表面的酸性官能团对亚甲基蓝的吸附过程有很大的影响,然而并不能排除生物炭表面的氨基也可能有一定的作用。
【图文】：

图 1.生物炭制备流程图国际化学与应用化学联合会对生物炭的孔径分布的分类具有一定的规范。分为微孔（孔径 r<2 nm）、中孔又称介孔（孔径在 2 nm<r<50 nm）和大空（孔径r>50 nm）。对于生物炭来说，具有大的比表面积，主要来源于微孔，，孔隙越小，比表面积越大。生物炭的介孔和大孔在整个吸附过程中主要起到一个通道的作用。图 2.生物炭孔结构模型

发达的微孔结构、具有石墨微晶结构、吸附性晶结构是由有序的二维六角形晶格和另一维的得生物炭具有特别发达的微孔结构。生物炭的图 1.生物炭制备流程图与应用化学联合会对生物炭的孔径分布的分类 r<2 nm）、中孔又称介孔（孔径在 2 nm<r<50于生物炭来说，具有大的比表面积，主要来源。生物炭的介孔和大孔在整个吸附过程中主要
【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;O647.3

【参考文献】

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本文编号：2520377