废白土炭基材料制备及其对水中有机污染物的去除研究

来源 :河南工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:delphizhao
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
废白土(SBE)是植物油精炼工业产生的固体废弃物,含有20-40%的残油,需妥善处理,否则将引起环境污染和资源浪费。本研究以SBE的资源化再利用为出发点,制备出包括废白土炭(SBE/C)、酸改性废白土炭(HSBE/C)和铁改性废白土炭(Fe-SBE/C)在内的三种废白土炭基材料,分别研究其对水中两种典型有机污染物(曙红Y和双酚A)的去除特性,通过对材料的形态结构、组成成分、表面官能团、表面电荷等的表征,推测吸附/反应机理。本研究内容主要包括:(1)以废白土为原料,采用高温热解法制成可再生废白土炭(SBE/C),用于水体有机污染物曙红Y的吸附去除。SBE和SBE/C对曙红Y的吸附动力学分别符合伪二级动力学模型和粒内扩散模型,吸附等温线分别符合Langmuir模型和Freundlich模型,SBE/C的最大吸附容量(11.15 mg/g)远高于SBE(4.04 mg/g)。SBE/C对曙红Y的吸附容量随温度的升高而降低,物理吸附占主导地位。SBE/C吸附曙红Y受溶液pH值的影响有限,而pH值对SBE吸附曙红Y影响较大,吸附容量随pH值的升高而降低(当溶液的初始pH值从5升高至12时,SBE对曙红Y的吸附容量从5.32 mg/g降低到0.22 mg/g)。共存阳离子对SBE和SBE/C的吸附均有负面影响,各离子影响由小至大顺序为:Mg2+++;共存阴离子对材料SBE/C的吸附抑制程度相同;对SBE的吸附,各离子抑制趋势为PO43->CO32->NO3->SO42->Cl-。高温热解使油脂碳化,增大了材料的比表面积(102.19 m2/g)。SBE和SBE/C与曙红Y之间会形成静电相互作用、氢键、卤键和π-π相互作用,SBE/C对曙红Y的吸附是由这几种作用和疏水相互作用共同主导的,而SBE的吸附性能受静电相互作用的影响最大。NaOH解吸法被用来对SBE/C进行再生,三次吸附-解吸循环后,SBE/C对曙红Y的吸附能力仍保留了56%的吸附能力,约循环7次后SBE/C将彻底失去吸附能力。此外,SBE/C避免了SBE在水中释放有机物造成的二次污染问题。(2)以废白土炭为原材料,采用氢氟酸处理法制备改性废白土炭(HSBE/C),将其用于水中双酚A(BPA)的吸附去除。氢氟酸处理侵蚀了材料表面,大幅增加了材料的比表面积(183.56 m2/g)。HSBE/C的对BPA的吸附符合Freundlich等温线模型和伪二级动力学模型,其最大吸附容量为103.92 mg/g,优于市售活性炭(20.00 mg/g),吸附在50 min左右达到平衡。HSBE/C对BPA的吸附受温度和pH值的影响很小,但在高pH值(>10)下,吸附受到抑制。五种共存阳离子(Na+、K+、Mg2+、Ca2+、Al3+)和三种共存阴离子(Cl-、NO3-、SO42-)对吸附的抑制的效果很小;但CO32-和PO43-对吸附的抑制效果明显,当溶液中存在0.01 mol/L的CO32-和PO43-时,吸附容量分别降低了33.15 mg/g和55.94 mg/g,且抑制效果随该离子强度的而增加而增加。HSBE/C对BPA的主要吸附机理是是氢键作用和静电相互作用,π-π相互作用的影响较小。NaOH解吸再生法要优于再热解再生法,用NaOH法再生的材料,3次吸附-解吸循环后吸附容量仅低于新鲜HSBE/C吸附容量的5.73%,推算有54次的重复利用潜力。HSBE/C对水体不造成二次污染,是一种环境友好型材料。(3)以废白土炭为原材料,采用液相还原法将零价铁负载至材料表面,制备出铁改性的废白土炭(Fe-SBE/C),并构建成以Fe-SBE/C为核心的非均相Fenton反应体系,用于催化氧化去除水中内分泌干扰物BPA。在该反应条件下(mc:mFe=3:1、pH为3.5、溶液中盐酸羟胺(HAHC)和过氧化氢(H2O2)的浓度分别为0.05 mmol/L和0.8 mmol/L),Fe-SBE/C具有比零价铁(Fe0)更优的催化性能,且具有比均相Fenton体系更高的去除能力。Fe-SBE/C+HAHC+H2O2体系对BPA(C0=20 mg/L)的去除能力约达95%,对NPOC的去除能力约达70%。当体系中存在HAHC时,BPA和NPOC的去除效率均有一定程度的增大,这可能是因为HAHC增强了体系中Fe(III)/Fe(II)之间的循环。通过自由基清除实验,证实了在降解过程中·OH是主要活性物质,导致了BPA的降解。
其他文献
随着经济的迅速发展,未经处理的染料废水被大量排放,由此引起的水环境污染问题已成为世界各国普遍关注的热点。若染料废水一旦排入水体,水体的透光性及溶解度受到一定程度影
岩土体的导热系数是开发和利用浅层地热能的重要参数,热响应测试(Thermal Response Test,TRT)是确定地下岩土体导热系数和钻孔热阻抗等热性能参数常用的方法。论文以山东菏泽
防护型车身主要采用高强度、高硬度和高碳当量的超高强钢,其可焊性较差,故车身焊接结构往往是车身防护性能中较为薄弱的环节,所以研究防护型车身焊接结构对于提高防护型车辆
企业运用的道路救援系统(CTO)由于年代久远、技术落后,不仅不提供对外接口,而且系统部署在法国,响应速度慢,功能和使用体验上都跟不上中国区日益增长的业务需要,法国开发团队
矿业开采过程中产生的重金属污染对当地生态环境产生极大威胁,其对土地资源和景观的破坏不容小觑。矿区恢复植被对重金属污染土壤的适应潜力及其生理生态对环境响应的研究尚
随着科学技术的发展,越来越多的人意识到数学物理系统中不可避免会带有随机扰动,这就需要在确定性的数学模型中加入随机项,从而随机偏微分方程成为计算数学和应用数学中一个
回音壁微腔因其具有超高的品质因子、超小的模式体积等优势在传感检测、非线性光学、激光器和量子信息等领域具有潜在的应用价值。其中,片上回音壁微腔因可以实现与其他器件
CP破缺是粒子物理研究的重要课题,尽管发现已有五十余年,但是我们对CP破缺的理解仍然比较有限。对重味强子衰变过程CP破缺的研究是目前味物理研究的重要内容,同时也是CP破缺
现如今表面润湿性研究已受到越来越多学者的关注。随着研究的深入,人们可以通过改变影响因素而进一步提升材料表面的疏水性,这在工业、军事、日常生活等方面都拥有良好的应用
全球经济在进入21世纪后进入快速发展的阶段,规模逐年扩大且增速加快;但生态环境被破坏,环境问题层出不穷,特别是在一些发展中和欠发达的国家(地区),全球资源总储量逐年减少。