【摘 要】
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Cu（Ⅱ）和苯胺是印染废水中常见的重金属和有机污染物,对环境与人体有极大的危害,这种复合污染物的去除在水处理领域备受关注。吸附法以其制备方法简便、原料成本低廉和可重复利用等优势,在水处理领域得到广泛研究。因此本试验以废弃物鸡蛋壳为原料制备磁性鸡蛋壳生物炭去除工业废水中的Cu（Ⅱ）和苯胺复合污染物。利用高温热解法,鸡蛋壳为原料,高锰酸钾为改性剂,四氧化三铁为磁性纳米粒子,制备磁性鸡蛋壳生物炭吸附剂（
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Cu（Ⅱ）和苯胺是印染废水中常见的重金属和有机污染物,对环境与人体有极大的危害,这种复合污染物的去除在水处理领域备受关注。吸附法以其制备方法简便、原料成本低廉和可重复利用等优势,在水处理领域得到广泛研究。因此本试验以废弃物鸡蛋壳为原料制备磁性鸡蛋壳生物炭去除工业废水中的Cu（Ⅱ）和苯胺复合污染物。利用高温热解法,鸡蛋壳为原料,高锰酸钾为改性剂,四氧化三铁为磁性纳米粒子,制备磁性鸡蛋壳生物炭吸附剂（Magnetic Egg-Shell Biochar,MESBC）。试验发现,最佳热解温度为850℃,此时ESBC对Cu（Ⅱ）和苯胺的去除率分别为100.00%和74.94%;最佳改性剂为KMn O4溶液,改性后ESBC对Cu（Ⅱ）和苯胺的去除率分别为100.00%和92.84%。采用响应曲面法优化生物炭改性条件,确定最佳ESBC的改性条件为在固液比为1:2的条件下,用1%KMn O4溶液浸渍ESBC12h,对Cu（Ⅱ）和苯胺的去除率分别可达到100.00%和92.84%,最大吸附量分别可达2.00mg·g-1和0.96mg·g-1。通过SEM、XRD和BET等手段对MESBC的内部结构和理化性能进行了分析。表征分析结果表明鸡蛋壳中成功负载了б-Mn O2和四氧化三铁,改性后吸附剂形貌发生明显变化,比表面积明显增加,孔隙结构得到优化,吸附点位大大增多,多方位提升了生物炭的吸附性能;分析认为在MESBC的吸附过程中活性位点的表面络合和氢键起主要作用。利用静态吸附试验探究了pH、温度、生物炭投加量、吸附时间以及Cu（Ⅱ）和苯胺初始浓度对生物炭处理效果的影响。磁性生物炭的最佳吸附条件为:pH6.0,温度25℃,吸附剂投加量3g·200m L-1,接触时间24h,Cu（Ⅱ）和苯胺初始浓度分别为20mg/L和10mg/L。采用响应曲面法优化生物炭吸附试验条件,确定最佳ESBC的吸附条件为pH值6.0、生物炭投加量3g·200m L-1、接触时间24h,对Cu（Ⅱ）和苯胺的去除率分别可达到100.00%和97.08%,最大吸附量分别可达2.00mg·g-1和0.97mg·g-1。磁性鸡蛋壳生物炭对污染物的吸附符合准二级动力学模型和Freundlich吸附等温模型,吸附机理研究结果表明:MESBC对Cu（Ⅱ）和苯胺最大吸附量可达2.00mg·g-1和0.97mg·g-1,吸附过程以化学吸附为主。将磁性鸡蛋壳生物炭用于吸附印染废水中Cu（Ⅱ）和苯胺,发现对废水中的污染物具有高效的吸附性能。MESBC在吸附-解吸试验中表现出优异的固液分离效率。选取去离子水、0.1mol·L-1Na OH和0.1mol·L-1HNO3作为解吸剂,最佳解吸时间为120min,对Cu（Ⅱ）和苯胺吸附量分别为2.00mg·g-1和0.97mg·g-1,去除率分别为100%和96.99%;循环再生试验结果表明,MESBC在吸附-解吸4次后对Cu（Ⅱ）和苯胺的去除率仍能分别达到80%和70%以上,具有较强的循环利用性能,建议循环次数不超过5次。
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