【摘 要】
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随着科技的不断进步和社会的不断发展,工业生产在给人们带来便利的同时,也常常伴随着大量的工业废弃物,这些废弃物含有各种高浓度的重金属和有机污染物,若不加处理直接排放,将会造成严重的环境污染。而环境污染,特别是水污染,已成为影响整个生物圈的最严重问题之一,因此废水处理备受关注。为了减少有机污染物和重金属的危害,国内外进行了大量有机废水和重金属废水的处理研究,开发出许多处理技术,各有优缺点。其中,吸附法
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随着科技的不断进步和社会的不断发展,工业生产在给人们带来便利的同时,也常常伴随着大量的工业废弃物,这些废弃物含有各种高浓度的重金属和有机污染物,若不加处理直接排放,将会造成严重的环境污染。而环境污染,特别是水污染,已成为影响整个生物圈的最严重问题之一,因此废水处理备受关注。为了减少有机污染物和重金属的危害,国内外进行了大量有机废水和重金属废水的处理研究,开发出许多处理技术,各有优缺点。其中,吸附法因其操作简单、成本低、无副产品而被认为很有前景。进而,从水中去除有机污染物和重金属的吸附剂的研究和开发至关重要。本文采用简易共沉淀法合成了一种新型污泥生物炭/锌铝层状双氢氧化物复合材料（SL）,并用其去除苯并三唑（BTA）和铅离子（Pb（Ⅱ））。主要研究成果如下:（1）复合材料合成:将适量干燥污泥在550℃的温度下高温裂解2h得到生物炭（SBC）。取1.0g的SBC与阳离子前驱体溶液充分搅拌,通过共沉淀法得到污泥生物炭/锌铝层状双氢氧化物复合材料（SL-1.0）。运用X射线衍射（XRD）、傅里叶红外光谱（FTIR）、扫描电镜（SEM）和全自动比表面和孔隙分析（BET）对复合材料进行表征,以分析其物理化学性质。结果表明,相较于SBC和锌铝层状双氢氧化物（Zn Al-LDH）,SL-1.0呈现出具有褶皱表面的致密片状结构,比表面积增大,能为污染物提供更多的吸附位点。（2）间歇吸附实验:运用上述合成的复合材料吸附去除人工模拟废水中的BTA和Pb（Ⅱ）。吸附实验中使用的模拟废水是通过在超纯水中添加一定浓度的有机物溶液或重金属溶液制备而成。本文研究了原始材料和复合材料对BTA和Pb（Ⅱ）的吸附性能比较,包括p H、时间、温度和离子强度对吸附的影响。从p H实验结果得出,SL-1.0吸附BTA的最佳p H范围是4-8,吸附Pb（Ⅱ）的最佳p H范围是4-6。动力学和等温线实验结果表明,准二阶动力学模型和Langmuir等温吸附模型更符合数据,表明化学吸附和单层吸附主导SL-1.0对BTA和Pb（Ⅱ）的吸附。从Langmuir模型在25℃下的拟合数据得出,SL-1.0对BTA和Pb（Ⅱ）的最大吸附量分别为239.6和226.1 mg·g-1。竞争实验表明,在BTA和Pb（Ⅱ）二元体系中,BTA优先吸附。（3）吸附机理研究:结合吸附实验结果和复合材料吸附前后的表征,可以得出,BTA和Pb（Ⅱ）在SL-1.0上的吸附涉及静电吸引和与表面官能团的化学键合。其中,氢键和π-π相互作用主导BTA的吸附,而与表面官能团的络合作用主导Pb（Ⅱ）的吸附。SL-1.0具有合成方便、吸附性能好等优点,在同时去除废水中的BTA和Pb（Ⅱ）方面具有很大的潜力。
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