废弃藻类与污泥的生物炭制备及其重金属吸附性能研究
发布时间：2021-06-13 18:21
近年来,随着我国经济的快速发展,重金属需求量日益增加,但基于其工业生产的大量使用也引发了一系列环境问题,造成了严重的重金属水环境污染问题,因而去除水环境中的重金属尤为迫切。去除重金属方法有很多,包括化学沉淀法、离子交换法、氧化还原法、吸附法等。其中吸附法由于成本低、吸附效率高,吸附剂来源广泛而被使用。生物炭是一种比较常见的吸附剂,且具有致密的微孔结构、巨大的比表面积,具有良好的吸附性能。因此,研究以生物炭为吸附剂去除废水中重金属,具有重要研究意义和实用价值。本研究以浒苔、废弃海带、污泥为基质制备生物炭,并对其进行NaOH浸渍和重金属捕捉剂（TMT-102）涂覆处理,以探究材料孔隙有无是否影响两种改性方法。通过SEM、FTIR、BET等表征方法对制备的生物炭原炭和经改性的生物炭进行分析。同时探究了吸附时间、初始Cd2+浓度、吸附剂投加量、初始溶液pH、吸附温度、共存离子等因素对改性生物炭的Cd2+吸附影响。实验结果表明:海带生物炭具有比浒苔和污泥生物炭更高的孔隙结构和更多的含氧官能团。NaOH浸渍和TMT-102涂覆可以有效增加材料的比表面积,...
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
研究技术路线图
EC(a)、Na OH-EC(b)、TMT-EC(c)的 SEM 图
第3章改性浒苔生物炭Cd2+吸附性能研究及机理分析由图3-2和表3-1可知，浒苔制备的生物炭经改性后存在大量含氧官能团，且经过改性后其官能团峰位置发生变化。例如，EC对应O-H的波数为3480cm-1，改性后，NaOH-EC和TMT-EC的波数分别为3440和3430cm-1[48-50]，而吸附后的波数为3410和3420cm-1，这些变化充分说明了改性使得官能团的波数发生了变化，且材料的改性和Cd2+的吸附均是可行的[51]。而2930和2920cm-1处则归因于C-H的伸缩振动[52]，2360cm-1处归因于O=C=O的双键累积，1700cm-1归因于-C=C-伸缩振动，在改性前EC不存在该三种官能团。经过吸附后，TMT-EC-Cd未见由O=C=O引起的透射变化，说明该吸收峰逐渐减弱到消失。此外，-C=C-、C=O、C-O等官能团在NaOH-EC和TMT-EC中均有发现。不同的是，在TMT-EC吸附前后的红外图谱中发现了437和433cm-1的透射，这是由于在波数范围内发生了Si-O对称拉伸[53,54]，进一步验证了TMT-102成功负载到了生物炭表面。3.1.3BET比表面积表征分析图3-3为EC、NaOH-EC和TMT-EC的N2吸附脱附等温曲线。由图3-3可知，EC的N2吸附脱附等温曲线为典型的Ⅲ型等温线，材料表面与被吸附分子间的作用力要弱于被吸附分子间的作用力，而NaOH-EC和TMT-EC的N2吸附脱附等温曲线更符合Ⅱ型等温线，即材料表面对被吸附分子的作用要强于被吸附分子间的作用力，表明改性后的生物炭相对于原炭具有一定的吸附作用。而图3-3也显示出TMT-EC对N2的吸附量最大，其次为NaOH-EC，说明材料的改性使其比表面积发生了相当的变化。这与表3-2的结果是一致的。图3-3EC、NaOH-EC和TMT-EC的N2吸附脱附等温曲线13
【参考文献】：
期刊论文
[1]Single and competitive adsorption affinity of heavy metals toward peanut shell-derived biochar and its mechanisms in aqueous systems[J]. Rui Shan,Yueyue Shi,Jing Gu,Yazhuo Wang,Haoran Yuan. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2020(05)
[2]4种浒苔多糖的体外抗禽流感病毒活性研究[J]. 于超,杜恒裔,谭子超,刘晓龙,王述柏. 黑龙江畜牧兽医. 2020(01)
[3]卧式热虹吸再沸器的压力平衡计算[J]. 袁娟. 化工进展. 2019(11)
[4]黑茶茶渣制备生物炭吸附废水中Cr（Ⅵ）研究[J]. 李必才,邓舒畅. 科技创新与应用. 2019(27)
[5]改性多孔生物炭的制备及其对水中四环素的吸附性能研究[J]. 杨奇亮,吴平霄. 环境科学学报. 2019(12)
[6]不同制备温度下水生植物生物炭吸附Cd2+研究[J]. 李旭,季宏兵,张言,张瑜,于桐. 水处理技术. 2019(09)
[7]重金属废水处理方法的探讨[J]. 杜士帽,董四禄. 有色设备. 2019(03)
[8]不同农作物秸秆生物炭性质及其对重金属铅的吸附特性研究[J]. 李赟,孙宵琦,于瑞雪,房晓茹,陈甜甜,单瑞峰. 山东农业科学. 2018(09)
[9]重金属废水吸附处理的研究进展[J]. 刘金燕,刘立华,薛建荣,吕超强,李童,胡博强. 环境化学. 2018(09)
[10]氧化石墨烯及其复合物对水中重金属离子吸附研究进展[J]. 肖立权,张权,张英,裴丽欣,侯军亮,董建芳,刘玲霞. 南水北调与水利科技. 2018(06)
本文编号：3228071
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
研究技术路线图
EC(a)、Na OH-EC(b)、TMT-EC(c)的 SEM 图
第3章改性浒苔生物炭Cd2+吸附性能研究及机理分析由图3-2和表3-1可知，浒苔制备的生物炭经改性后存在大量含氧官能团，且经过改性后其官能团峰位置发生变化。例如，EC对应O-H的波数为3480cm-1，改性后，NaOH-EC和TMT-EC的波数分别为3440和3430cm-1[48-50]，而吸附后的波数为3410和3420cm-1，这些变化充分说明了改性使得官能团的波数发生了变化，且材料的改性和Cd2+的吸附均是可行的[51]。而2930和2920cm-1处则归因于C-H的伸缩振动[52]，2360cm-1处归因于O=C=O的双键累积，1700cm-1归因于-C=C-伸缩振动，在改性前EC不存在该三种官能团。经过吸附后，TMT-EC-Cd未见由O=C=O引起的透射变化，说明该吸收峰逐渐减弱到消失。此外，-C=C-、C=O、C-O等官能团在NaOH-EC和TMT-EC中均有发现。不同的是，在TMT-EC吸附前后的红外图谱中发现了437和433cm-1的透射，这是由于在波数范围内发生了Si-O对称拉伸[53,54]，进一步验证了TMT-102成功负载到了生物炭表面。3.1.3BET比表面积表征分析图3-3为EC、NaOH-EC和TMT-EC的N2吸附脱附等温曲线。由图3-3可知，EC的N2吸附脱附等温曲线为典型的Ⅲ型等温线，材料表面与被吸附分子间的作用力要弱于被吸附分子间的作用力，而NaOH-EC和TMT-EC的N2吸附脱附等温曲线更符合Ⅱ型等温线，即材料表面对被吸附分子的作用要强于被吸附分子间的作用力，表明改性后的生物炭相对于原炭具有一定的吸附作用。而图3-3也显示出TMT-EC对N2的吸附量最大，其次为NaOH-EC，说明材料的改性使其比表面积发生了相当的变化。这与表3-2的结果是一致的。图3-3EC、NaOH-EC和TMT-EC的N2吸附脱附等温曲线13
【参考文献】：
期刊论文
[1]Single and competitive adsorption affinity of heavy metals toward peanut shell-derived biochar and its mechanisms in aqueous systems[J]. Rui Shan,Yueyue Shi,Jing Gu,Yazhuo Wang,Haoran Yuan. Chinese Journal of Chemical Engineering. 2020(05)
[2]4种浒苔多糖的体外抗禽流感病毒活性研究[J]. 于超,杜恒裔,谭子超,刘晓龙,王述柏. 黑龙江畜牧兽医. 2020(01)
[3]卧式热虹吸再沸器的压力平衡计算[J]. 袁娟. 化工进展. 2019(11)
[4]黑茶茶渣制备生物炭吸附废水中Cr（Ⅵ）研究[J]. 李必才,邓舒畅. 科技创新与应用. 2019(27)
[5]改性多孔生物炭的制备及其对水中四环素的吸附性能研究[J]. 杨奇亮,吴平霄. 环境科学学报. 2019(12)
[6]不同制备温度下水生植物生物炭吸附Cd2+研究[J]. 李旭,季宏兵,张言,张瑜,于桐. 水处理技术. 2019(09)
[7]重金属废水处理方法的探讨[J]. 杜士帽,董四禄. 有色设备. 2019(03)
[8]不同农作物秸秆生物炭性质及其对重金属铅的吸附特性研究[J]. 李赟,孙宵琦,于瑞雪,房晓茹,陈甜甜,单瑞峰. 山东农业科学. 2018(09)
[9]重金属废水吸附处理的研究进展[J]. 刘金燕,刘立华,薛建荣,吕超强,李童,胡博强. 环境化学. 2018(09)
[10]氧化石墨烯及其复合物对水中重金属离子吸附研究进展[J]. 肖立权,张权,张英,裴丽欣,侯军亮,董建芳,刘玲霞. 南水北调与水利科技. 2018(06)
本文编号：3228071
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