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本文主要以玉米秸秆为原始材料,通过浸渍烧结法制备生物炭(BC)、铁锰改性生物炭材料(FMBC)、镍锰改性生物炭材料(MNBC)和三聚氰胺改性生物炭材料(MABC),在此基础上,采用批量平衡法探究不同pH、离子强度和砷浓度条件下,BC、FMBC和MNBC对邻苯二甲酸二丁酯(DBP)的吸附性能和MABC对金属Cu2+的吸附效果。主要研究结果如下:(1)FMBC材料和MNBC材料中锰元素主要以Mn(Ⅳ)形式存在,FMBC中的铁元素主要以FeOOH形式存在;同样MNBC中的镍元素主要以NiOOH形式存在。对比BC,FMBC和MNBC的比表面明显增大,而MABC材料表面增加了—C—NH2的基团。(2)与BC相比,FMBC和MNBC对DBP有较高的吸附能力。这可能是因为FMBC和MNBC中的Mn能够促进水溶液中DBP的水解,并且DBP分子被催化分解呈现电负性,极易与失电子的Mn(IV)发生亲核反应。同时,FMBC和MNBC中的FeOOH和NiOOH能够通过氢键作用吸附DBP分子。(3)BC、FMBC、MNBC吸附DBP的动力学曲线均符合准二级动力学方程,说明吸附主要由化学反应控制。朗缪尔等温吸附模型和范德里希等温吸附模型均能较好的拟合吸附数据,说明改性生物炭材料吸附DBP的过程既包括化学反应过程也包括物理吸附过程。吸附达平衡时,BC、FMBC、MNBC对DBP的最大吸附量分别为3.85 mg/g、5.94 mg/g和6.99 mg/g。根据XPS分析推测吸附机制主要是分子间氢键、静电吸附作用和共轭效应及络合反应等。(4)体系中pH、离子强度等会对BC、FMBC和MNBC吸附DBP有一定的影响。随着溶液pH的增大,吸附量减小,这可能是因为pH较低时,DBP分子易于解离,也有助于解离后的邻苯二甲酸分子与FMBC和MNBC发生亲核反应;而硝酸根和硫酸根离子强度的增大会降低DBP的溶解度,从而影响BC及改性生物炭对DBP的吸附。磷酸根离子会和DBP产生竞争吸附,降低DBP的吸附效果。随着砷浓度的增加,BC、FMBC和MNBC三种生物炭对DBP的吸附作用均降低,这可能是因为在碱性条件下,砷主要以HAsOO4-和AsO4-两种形式存在,与DBP竞争吸附生物炭上的吸附位点。(5)MABC对Cu2+的吸附结果表明:溶液初始浓度为200 mg/L时,吸附达平衡后,三聚氰胺和生物炭质量比为:1:2,2:1,1:3和3:1的MABC对Cu2+的最大吸附量分别为430.93 mg/g,415.84 mg/g,402.3 mg/g,419.77 mg/g。与原炭相比,三聚氰胺和生物炭配比为1:1时的MABC吸附性能最好。可能是由于—C—NH2与Cu2+发生络合反应,—NH2中的N原子作为一种路易斯碱贡献出它的孤对电子与Cu2+通过共价键形成络合物。