生物炭基复合材料对PAEs吸附机制研究

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生物炭是利用农业废弃物在厌氧条件下热解而成,对污染物有一定的吸附去除能力。为提高生物炭对领苯二甲酸酯(PAEs)的吸附性能,本文利用铁锰氧化物对生物炭进行改性,研究其对邻苯二甲酸二(2-乙基)己酯(DEHP)的吸附效果与机制,并考察不同配比木质素和纤维素制备的生物炭对邻苯二甲酸二丁酯(DBP)的吸附效果。主要结果如下:1. 铁锰氧化物改性生物炭复合材料对DEHP吸附作用准二级动力学方程可以更好的拟合铁锰氧化物改性生物炭对DEHP的吸附动力学,表明铁锰氧化物改性生物炭复合材料对DEHP的吸附是物理与化学吸附共同作用。Freundlich和Langmuir方程均能较好的拟合吸附等温线,其中Freundlich拟合效果更好,R2均在0.96以上,说明改性生物炭复合炭材料对DEHP为多层吸附位点和非均相吸附。其中,F1M4BC25吸附效果最佳,对DEHP的最大吸附量为34.04 mg/g,是原炭的3.98倍。随着pH降低,铁锰氧化物改性生物炭复合材料对DEHP的吸附容量升高。p H=3时,Fe1Mn4C25的吸附容量最大。硝酸盐离子强度对铁锰氧化物改性生物炭复合材料吸附DEHP的影响不大。通过傅里叶红外光谱光谱和X射线光电子能谱分析可知,Fe-Mn负载到玉米秸秆生物炭及在DEHP吸附过程中会改变生物炭表面的官能团,Mn(III)在吸附DEHP过程起主要作用。2. 木质素和纤维素生物炭基材料对DBP吸附作用不同木质素和纤维素配比的生物炭基材料对DBP吸附过程均能用准二级动力学方程更好的进行拟合,Freundlich模型比Langmuir模型更能很好的描述等温吸附过程。在同一温度下,木质素和纤维素比例为4:6的生物炭基材料(L4:C6)对DBP的吸附效果最好;在同一配比下,300℃制成的生物炭基材料吸附性能最好。L4:C6(300℃)对DBP的吸附效果最好,最大吸附量为24.3 mg/g,是其他生物炭基材料吸附量的1-3倍。随着p H降低,生物炭基材料对DBP的吸附作用明显增强;随着硝酸根离子强度增加,生物炭基材料对DBP的吸附效果有轻微的增加。
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