改性生物炭的制备及其对水中双酚A吸附研究

来源 :沈阳师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:binhaiwz_2009
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生物炭是一种廉价而高效的绿色环保吸附剂,含有大量碳元素,表面有复杂的活性官能团及发达的孔隙结构,对水体中氨氮、磷酸盐、重金属离子、有机和无机污染物都有良好的去除效果,在水处理领域备受关注,对减少水体污染有着重要的意义。本研究以芦苇和香蒲为原材料,利用慢速热解法,在不同炭化温度(400℃、500℃)、不同碳化时间下(3 h、4 h、5 h、6 h)制取生物炭;然后分别采用碳酸钾改性、磷酸钾改性、过氧化氢改性、两段式改性处理生物炭,并将其应用于双酚A(BPA)废水处理。探究不同炭化时间和炭化温度对生物炭产率的影响;探究不同改性方法对改性生物炭吸附性能和结构的影响;构建吸附动力学模型和等温吸附模型,并探讨改性生物炭吸附BPA的机理。研究结果表明:(1)生物炭的产率随着制备温度的升高和时间的延长而降低。在400℃、3h条件下制得的芦苇和香蒲生物炭的产率最高,分别为35.07%和37.46%;芦苇受温度和时间的影响较小,产率较稳定,维持在25.54%~35.07%。(2)500℃炭化5 h,碳酸钾改性剂与生物炭原料质量比为2:1条件下制备的改性芦苇生物炭对BPA的去除效果最好;BPA初始浓度为1.2 mg·L-1时,改性芦苇生物炭投加量为10 mg,接触时间为1440 min时,吸附量可达到1.593mg·g-1,去除率高达97.07%。500℃炭化5 h、剂料比为1:2的过氧化氢改性香蒲生物炭对BPA的去除效果次之;BPA初始浓度为0.8 mg·L-1时,改性香蒲生物炭投加量为10 mg,接触时间为1440 min时,吸附量为0.905 mg·g-1,去除率为75.44%。(3)500℃炭化5 h且剂料比为2:1的碳酸钾改性芦苇生物炭对BPA的吸附过程更好的与准二级动力学方程拟合,等温吸附与Langmuir模型拟合程度更高,为单分子层吸附;500℃炭化5 h且剂料比为1:2的过氧化氢改性香蒲生物炭对BPA的吸附过程均更好的与准一级动力学方程拟合,以物理吸附为主,等温吸附与Langmuir模型拟合程度更高,为单分子层吸附。(4)扫描电镜结果表明:经过碳酸钾改性和过氧化氢改性后生物炭表面微孔孔隙结构显著增多,为后续吸附提供了丰富的吸附位点,对BPA的吸附起促进作用。
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