【摘 要】
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在重金属污染中,Cr是造成环境污染问题的主要元素之一。生物炭由于制备成本低廉且具有丰富的孔径结构,对水中重金属离子具有良好的吸附性能,被广泛地应用于重金属废水的处理中。酱渣因其含炭和纤维素量高,是一种制备生物炭的潜在材料。但由于酱渣含有大量的粗脂肪和蛋白质,直接通过热解制备出的生物炭产量低,且吸附性能较差。本研究选用磷酸二氢铵和负载FeS微粒对其进行预处理和改性,制备负载FeS改性生物炭,并通过研
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在重金属污染中,Cr是造成环境污染问题的主要元素之一。生物炭由于制备成本低廉且具有丰富的孔径结构,对水中重金属离子具有良好的吸附性能,被广泛地应用于重金属废水的处理中。酱渣因其含炭和纤维素量高,是一种制备生物炭的潜在材料。但由于酱渣含有大量的粗脂肪和蛋白质,直接通过热解制备出的生物炭产量低,且吸附性能较差。本研究选用磷酸二氢铵和负载FeS微粒对其进行预处理和改性,制备负载FeS改性生物炭,并通过研究进行预处理和改性方式对其表面构造的影响和对水中Cr6+的吸附特性和吸附机理,进而筛选出对水中Cr6+去除性能优异的改性酱渣生物炭,为生物炭的制备和改性方式提供新方法,也为酱渣这种农业废弃生物质的综合利用提供一种新思路。通过本次研究,得出了以下结论:(1)经磷酸二氢铵溶液预处理后得到的酱渣生物炭的产率提高了51.86%,与未经预处理的酱渣生物炭相比H/C和O/C分别降低了27.27%和29.41%,说明预处理后的酱渣生物炭具有较高的碳化程度和芳香化程度,在水中具有更高的稳定性;红外光谱和扫描电镜的表征结果表明,预处理后的酱渣生物炭具有更多的-OH和-O=C和复杂的表面构造。(2)1:20固液比磷酸二氢铵溶液预处理后制备的生物炭吸附性能最好。吸附最佳pH为4.0,吸附平衡时间为180 min,酱渣生物炭的对六价铬最大单位量分别31.655mg g-1。酱渣生物炭在吸附过程符合准二级动力学吸附机制,R2为0.995,说明吸附过程中,以化学吸附为主,其吸附更符合Freundlich等温模型,说明吸附过程为非均相的多分子层吸附,吸附热力学中ΔH、ΔS>0,ΔG<0,说明该吸附过程是自发的吸热反应。(3)采用1:20固液比预处理后制备的生物炭为原材料,通过不同FeS、壳聚糖和生物炭的添加比例制备负载FeS改性生物炭。结果表明,通过FeS和壳聚糖的添加,直径在400-500 nm的FeS微粒成功附着在表面,且提高了生物炭表面结构的复杂程度。(4)FeS、壳聚糖和生物炭的添加比例为1:1:1制备的负载FeS改性生物炭对水中六价铬吸附性能最好;吸附最佳pH为4.0,吸附平衡时间为210 min;负载硫化亚改性生物炭对六价铬最大单位吸附量为96.41 mg g-1。负载FeS改性生物炭的吸附过程更符合准二级动力学方程,说明吸附过程以化学吸附为主;Langmuir模型能更好的描述其吸附过程,表明吸附过程为均一表面进行的单分子层吸附,吸附强度指数1/n介于0.1-0.5之间,表明该吸附容易进行。热力学拟合结果显示,在吸附进行中ΔH和ΔG均<0,说明FeS生物炭材料对六价铬的吸附是自发进行的吸热反应。
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