氯化锌改性小麦秸秆生物碳对Cr(Ⅵ)的吸附效果研究

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Cr(Ⅵ)是一种严重危害人类健康的重金属物质,随着工业的发展,含Cr(Ⅵ)废水的排放量日益增多对人体健康构成了威胁,因此对去除水中的重金属Cr(Ⅵ)的方法研究一直是环境研究的热点之一。生物碳是将生物材料经高温热裂解的方法,在缺氧或厌氧的条件下形成的一类高碳固体物质。生物碳表面疏松多孔,比表面积巨大,具有较高的表面能,吸附能力强,且生物碳来源广泛,这些特性使其在吸附废水中的重金属Cr(Ⅵ)等污染物方面具有巨大的潜力。本论文选取常见的农林废弃物小麦秸秆作为生物碳制备材料,以氯化锌为改性剂,考察了改性小麦秸秆生物碳的最佳制备工艺条件和对Cr(Ⅵ)的最佳吸附条件;分别研究了改性小麦秸秆生物碳和原状小麦秸秆生物碳对Cr(Ⅵ)的吸附效果;通过元素分析、SEM和FTIR方法对生物碳进行表征:测定小麦秸秆生物碳中的C、H、N、O元素的含量,观察其结构形态,并对小麦秸秆生物碳表面的的官能团进行大致分析,进一步探索其吸附机理;动态吸附往往能更好地模拟实际生产中对Cr(Ⅵ)废水的处理情况,故本实验还考察了氯化锌改性小麦秸秆生物碳动态吸、脱附的最佳工艺参数,以便对实际应用产生理论指导作用。实验得出的主要结论如下:(1)氯化锌改性小麦秸秆生物碳最佳制备条件为:氯化锌改性剂质量浓度250g·L-1,浸渍比220%,活化温度400℃,活化时间60 min;Cr(Ⅵ)溶液初始质量浓度为50 mg·L-1时,对Cr(Ⅵ)的最佳吸附条件为:pH=1,吸附剂投加量0.8 g·L-1,温度30℃。(2)改性前后的小麦秸秆生物碳对Cr(Ⅵ)的吸附过程均符合准二级吸附动力学模型,且吸附等温曲线都可用Freundlich和Langmuir吸附等温模型描述;吸附过程主要发生了单分子层吸附且以化学吸附为主。(3)动态吸附的最佳工艺参数:pH=1,流速3 mL·min-1,温度20℃,上柱Cr(Ⅵ)质量浓度50 mg·L-1;以NaOH为脱附剂,最佳脱附工艺参数:流速1 mL·min-1,温度40℃,上柱NaOH浓度1 mol·L-1
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