二硫化碳改性和巯基乙酸改性黑木耳菌糠生物炭对电镀废水中镉和铬的吸附特征

来源 :东北农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xiaoxiang0122
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
近年来,随着电镀行业的快速发展,大量电镀废水随之产生。电镀废水含有多种重金属,如铬、锌、铜、镉、镍等,其高毒性,生物累积性和不易生物降解的特性,对生态环境和人类健康产生严重威胁。传统化学沉淀、电解法等处理工艺成本高,易产生二次污染,吸附法具有不产生二次污染,工艺简单等优点,因此,开发低成本高效的重金属吸附剂备受关注。生物炭具有良好的吸附性能,常用于重金属吸附。由于综合电镀废水中含有的重金属离子种类多,电荷性质各不相同,如常见的以二价阳离子Cd(II)形式存在的高毒性镉,而六价铬Cr(VI)以阴离子形式(HCr O42-、Cr O42-、Cr2O72-)存在,而生物炭对各离子的吸附效能不同,很难实现综合电镀废水的达标排放。为了提高生物炭对目标离子的捕获及还原减毒能力,本研究以黑木耳菌糠生物炭(BC)为原材料,针对Cd(II)和Cr(VI),分别制备了二硫化碳(CS2)改性生物炭(SBC)和巯基乙酸(C2H4O2S)改性生物炭(HSBC)。研究SBC对Cd(II)及HSBC对Cr(VI)的吸附效能和吸附特征,分析并揭示相应的吸附机理,并进一步考查两种改性生物炭联合应用对综合电镀废水多离子的协同去除效能。研究表明,CS2改性在SBC上引入含硫基团,使S含量增加9%。在静态批吸附试验中,SBC对Cd(II)的吸附率(R)与吸附量(q)均高于相同条件下的未改性的BC。SBC对Cd(II)的最佳吸附条件为吸附剂用量2 g/L,吸附时间120 min,吸附温度25℃,初始Cd(II)浓度20mg/L,p H 5.0。为探究吸附机理,分别对BC及SBC吸附前后进行扫描电镜-X射线能量色散光谱(SEM-EDX)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)等分析。与BC相比,SBC表面S含量显著增加,并以S2-、SO32-和SO42-的形式与溶液中Cd(II)结合,进而提高其对Cd(II)的去除率。吸附动力学和吸附等温线分析表明,SBC对Cd(II)的吸附符合Langmuir等温模型和伪二级动力学方程,吸附是单层均质的,最大理论吸附量(qmax)达到458.35 mg/g。热力学分析表明,生物吸附是一个自发的(△G~0﹤0)吸热反应(△H~0﹥0)。在固定床系统中,较高的床层深度、较低的流速和进水Cd(II)浓度导致较长的穿透和衰竭时间,在床层深度为30 cm、流速为5 m L/min和进水Cd(II)浓度为20 mg/L时,获得了最佳性能(平衡吸附量qe为6.91 mg/g,穿透时间为90 min,衰竭时间为1140 min)。Thomas模型对连续流吸附的穿透曲线拟合效果更好(R~2>0.90)。在C2H4O2S改性中,生物炭表面上的-OH与C2H4O2S上的-COOH发生酯化反应,最终使-SH成功固定在生物炭表面。在静态批吸附试验中,HSBC对Cr(VI)的吸附率(R)与吸附量(q)均高于相同条件下的BC。HSBC对Cr(VI)的最佳吸附条件为吸附剂用量1 g/L,吸附时间180 min,吸附温度30℃,初始浓度20 mg/L,p H 2.0。分别对BC及HSBC进行了SEM-EDX、FTIR、XRD和XPS分析,发现改性生物炭表面出现了-SH、S2-、SO32-和SO42-等官能团。吸附Cr(VI)后,改性生物炭能够有效地将高毒性Cr(VI)还原成低毒性的Cr(III)。吸附动力学和吸附等温线分析表明,HSBC对Cr(VI)的吸附符合Langmuir等温线模型和伪二级动力学方程,qmax达到61.17 mg/g。热力学分析表明,吸附是自发吸热反应。在流动床吸附中,在床层深度为30 cm、流速为3 m L/min和进水Cr(VI)浓度为5 mg/L时获得了最佳性能(平衡吸附量qe为36.76 mg/g、穿透时间为330 min,衰竭时间为2340 min)。Thomas模型对穿透曲线拟合效果更好(R~2>0.95)。在实际电镀废水的处理中,通过两段式上升流固定床系统联合应用两种吸附剂,运行过程中,90 min内出水均未检测到Cd(II)、Cr(VI)和Cr(III)。继续运行过程中,Cd(II)、Cr(VI)和Cr(III)分别在360、450和150 min达到穿透时间,而直到2580、2940和1320 min时达到衰竭。在运行的300 min内,流出液中Cd(II)浓度均小于0.1 mg/L,在780 min前,流出液中Cr(VI)浓度均小于0.5 mg/L。
其他文献
目的 分析美托洛尔联合沙库巴曲缬沙坦钠治疗老年慢性心力衰竭的临床效果及对血清N-末端前脑钠肽(NT-proBNP)和炎症因子的影响。方法 将150例慢性心力衰竭患者随机分为对照组和观察组各75例。两组均先进行常规治疗,口服利尿药呋塞米片和强心类药物地高辛片。对照组口服琥珀酸美托洛尔缓释片,观察组在对照组基础上联合口服沙库巴曲缬沙坦钠片,两组持续治疗2个月。统计并比较两组临床疗效、治疗前后NT-pr
期刊
自华为2013年参与到5G相关技术研发以来,5G手机、5G芯片、5G基站、5G网络等发展迅速。因此,为了介绍和宣传5G,华为在国内外发布了5G视频广告,5G视频广告成功地激起了受众对5G时代的渴望。在华为5G视频广告中,多种模态(如文字、图像和声音)用于表示不同的概念域,并建立不同概念域之间的映射,从而产生隐喻和转喻。对广告的语言学研究主要是从系统功能语言学角度进行的。多模态语篇的系统功能语言学分
学位
报纸
报纸
总结1例主动脉穿透性溃疡出血并食管—纵隔瘘患者的护理经验。主要包括心理护理、营养支持、预防感染护理、围手术期护理等措施。经过积极救治与护理,该患者康复出院。
期刊
报纸
本翻译实践语料选自英国作家玛丽·埃文斯(Mary Evans)《恶之幻想:侦探小说与现代社会》(Imagination of Evil:Detective Fiction and the Modern World)。在这本专著中,玛丽·埃文斯探讨了侦探小说及其与现代社会的复杂关系,尤其是侦探和特定社会间的道德关系。基于文本语言生动形象且耐人寻味、句子结构多元而复杂,笔者根据李长栓和施晓菁提出的“理
学位
<正>Euromonitor数据显示,2020年中国儿童化妆品的市场规模为291.1亿元,预计2023年国内市场规模可以达到400亿元,巨大利好的市场驱动下,儿童化妆品业蓬勃发展,但也滋生出了诸如“大头娃娃”事件等市场乱象,《儿童化妆品监督管理规定》的出台表明了国家出手整治儿童化妆品市场的决心,在行业严管时代到来的大背景下,如何去芜存菁?如何在儿童化妆品赛道健康有序发展的前提下,又能充分保障儿童化
期刊
2022年,为应对世界百年未有之大变局、国际能源市场剧烈震荡等复杂形势,国内油气勘探企业和油气地质调查队伍均加大油气勘探投资力度,取得诸多油气新发现新突破。为了确保今后一个时期中国油气勘探的高质量、可持续发展,梳理了中国常规与非常规油气资源情况,分析了2022年中国油气勘探的主要特点和新亮点,结合中国油气资源潜力,展望了2023年油气勘探前景。研究结果表明:(1) 2022年中国油气勘探的主要特点
期刊
2023年3月2日,广东省造纸行业创新发展大会暨协会第七届第四次会员大会在广东鹤山召开。会上,陈克复院士团队成员、华南理工大学教授徐峻介绍了制浆造纸行业环保概况和制浆造纸污染防治技术,并对新型绿色低碳技术进行了展望。本刊对报告PPT进行整理刊登,以飨读者。
期刊