【摘 要】
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目前我国重金属污染形势日趋严峻,每年由于重金属污染导致的粮食减产造成国家大量经济损失,研究开发低成本、高效率的环境友好型材料用于解决重金属污染问题,一直以来是个热
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目前我国重金属污染形势日趋严峻,每年由于重金属污染导致的粮食减产造成国家大量经济损失,研究开发低成本、高效率的环境友好型材料用于解决重金属污染问题,一直以来是个热点课题。生物炭是由生物质作为原材料在限氧条件下热裂解炭化后产生的一类富含炭素、高度芳香化的固态物质,由于具有自身比重小、pH值较高、表面富含活性官能团以及处理成本低、来源广、性能稳定等优点,因而在重金属污染修复方面极具应用潜力。然而,不同温度下制备的生物炭材料对不同重金属的吸附能力的影响尚不清楚,生物炭材料对重金属的吸附性能与组成结构之间的关系并没有得到深入的研究。因而,本研究以葡萄藤为生物质材料,在300600℃的温度和氮气氛下热解得到生物炭,并通过X射线衍射、傅里叶红外光谱、SEM电镜扫描、比表面积测定等方法对葡萄藤生物炭的各项性质进行表征与理化分析;重点研究了葡萄藤生物炭吸附镉离子和铅离子的性能和机理,探究不同裂解温度下生物炭对两种重金属离子吸附过程,发现不同温度条件下获得的葡萄藤生物炭中的矿物及化合物在吸附两种重金属占到了主要作用。通过研究生物质不同裂解温度下生物炭的理化性能,并且结合葡萄藤生物炭吸附镉离子和铅离子的性能与机理的研究,优化制备葡萄藤生物炭的条件,为今后生产生物炭吸附材料提供一定的理论指导。论文主要内容如下:葡萄藤在300,450和600℃下热解制备的生物炭,均显示出优越的吸附能力,其中对二价镉离子的吸附量分别为250.81、327.31和377.36 mg?g-1,对二价铅离子的吸附量分别为156.12、237.25和258.86 mg?g-1。所获得的生物炭材料与溶液反应达到吸附平衡需要约7小时,且溶液的pH值均需大于3。从Langmuir和Freundlich两种吸附模型与实验数据的拟合结果来看,葡萄藤生物炭对二价镉离子和二价铅离子吸附的主要机制是沉淀作用。总而言之,因葡萄藤生物炭具有优越的吸附性能,并且具有经济成本底和加工简单的特性,所以葡萄藤生物炭是一种非常具有潜力的重金属吸附材料。
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