负载Fe 3 O 4 介孔生物质炭对有机染料的强化及选择性吸附效能与机制

发布时间：2023-10-21 10:48

　　有机染料在全球范围内的大量生产与应用,其排放进入水环境会造成严重的污染事故。因此,有机染料废水的有效处理受到了广泛关注。吸附法具有操作简单、成本低的优势,且污染物无需彻底矿化即可实现废水净化,在有机染料废水的处理领域拥有广阔前景。吸附剂是吸附技术的核心,生物质炭因其低成本、易制备、吸附效果良好的特点而备受关注。然而,原生生物质炭存在选择性吸附性能有限,且回收困难等不足之处。为此,通过负载铁氧化物形式制备了改性生物质炭,在表征其结构特性的基础上,评价了其对典型有机染料的吸附特性,证明了负载铁氧化物能强化有机染料去除,实现其选择性吸附的效能,并揭示了微观作用机制,为废弃生物质在污水处理领域的资源化利用提供了相关理论依据。研究内容具体包括以下三个方面:1.选用高粱秸秆生物质为原料,采用浸渍法进行改性,在浓度为3 mol/L的Fe Cl₃浸渍2 h后进行碳化,控制碳化温度为600°C,升温速度为10°C/min,碳化时间保持1 h,持续通入氮气至完全冷却,即可获得最佳材料。通过对材料的微观结构、元素和官能团表征可知,碳化后生物质热解形成介孔结构,改性后Fe₃

【文章页数】：94 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 染料废水及其危害
        1.1.1 染料废水简述
        1.1.2 染料废水的性质及危害
        1.1.3 染料处理技术概述
    1.2 染料废水吸附处理技术研究现状
        1.2.1 活性炭吸附剂
        1.2.2 生物质炭吸附剂
        1.2.3 其他材料
    1.3 生物质炭吸附剂及其研究现状
        1.3.1 生物质炭原材料
        1.3.2 生物质炭及其制备方法
        1.3.3 生物质炭的改性
        1.3.4 金属负载法改性生物质炭研究现状
    1.4 主要研究内容和技术路线
        1.4.1 研究目的与意义
        1.4.2 本文主要研究内容
        1.4.3 技术路线图
2 实验材料与方法
    2.1 实验材料
        2.1.1 实验材料和药品
        2.1.2 实验仪器
    2.2 实验方法
        2.2.1 材料制备方法
        2.2.2 吸附实验方法
    2.3 表征方法
        2.3.1 扫描电子显微镜-能谱分析(SEM-EDS)
        2.3.2 X射线光电子能谱分析(XPS)
        2.3.3 透射电子显微镜(TEM)
        2.3.4 比表面积和孔径的测定
        2.3.5 Zeta电位测定
        2.3.6 傅里叶变换红外光谱分析(FT-IR)
        2.3.7 X射线衍射(XRD)
    2.4 污染物检测分析方法
        2.4.1 染料分析检测方法
        2.4.2 重金属分析检测方法
    2.5 数据处理与分析方法
        2.5.1 去除率和吸附量的计算
        2.5.2 产率的计算
        2.5.3 染料-重金属二元体系的分析方法
        2.5.4 吸附动力学数据处理与分析方法
        2.5.5 等温吸附数据处理与模型拟合分析
        2.5.6 吸附热力学数据处理与分析方法
        2.5.7 染料分子性质分析
3 改性介孔生物质炭的优化制备及其对染料的吸附效能
    3.1 引言
    3.2 改性介孔生物质炭的表征
        3.2.1 微观结构的表征
        3.2.2 元素和官能团的表征
        3.2.3 表面zeta电位分析
        3.2.4 其他表征分析
    3.3 改性介孔生物质炭的吸附性能优化
        3.3.1 碳化温度的影响
        3.3.2 改性液浓度的影响
    3.4 本章小结
4 改性介孔生物质炭吸附有机染料的影响因素和吸附特性
    4.1 引言
    4.2 吸附影响因素分析
        4.2.1 吸附剂投加量
        4.2.2 初始浓度
        4.2.3 温度
        4.2.4 溶液p H
        4.2.5 离子强度
        4.2.6 染料-重金属二元体系实验
    4.3 吸附特性评价
        4.3.1 等温吸附实验
        4.3.2 吸附动力学实验
        4.3.3 吸附热力学实验
    4.4 本章小结
5 改性介孔生物质炭对染料的强化与选择性吸附机制
    5.1 引言
    5.2 染料吸附以及吸附增强机制
        5.2.1 染料吸附机制
        5.2.2 改性后吸附效果增强机制
    5.3 选择性吸附机制
    5.4 协同吸附机制
    5.5 本章小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
附录
    A.作者在攻读学位期间发表的论文目录
    B.作者在攻读学位期间取得的科研成果目录
    C.学位论文数据集
致谢



本文编号：3855684