【摘要】：對(duì)羥基苯甲酸酯類是新興污染物的一種,作為防腐抗菌劑的一種,近百年來(lái)它被普遍地使用于食品、藥品和化妝品等領(lǐng)域。近年來(lái),人們對(duì)它對(duì)水生態(tài)及人類健康的潛在危害非常關(guān)注。生物炭是生物有機(jī)物在缺氧或者無(wú)氧環(huán)境高溫裂解后得到的固態(tài)產(chǎn)物。由于它孔隙結(jié)構(gòu)豐富、廉價(jià)易得,因而生物炭作為吸附劑的一種,已經(jīng)在水溶液中被用來(lái)吸附各類其它污染,其吸附效果顯著。本次研究將甘蔗渣選定為為原材料,于400 ℃高溫下制備出甘蔗渣生物炭(BC),而后將BC經(jīng)過(guò)十六烷三甲基溴化銨(CTAB)改性得到CTAB改性甘蔗渣生物炭(MBC)。將這兩種生物炭材料作為吸附劑,分別考察其對(duì)去除水中對(duì)羥基苯甲酸酯類的吸附效果,對(duì)比二者的吸附效果,探究吸附機(jī)理。通過(guò)間歇吸附實(shí)驗(yàn)和動(dòng)態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)考察了兩種材料對(duì)水中對(duì)羥基苯甲酸酯類的吸附性能,并對(duì)其去除機(jī)理進(jìn)行了探討。主要研究結(jié)果如下:(1)CTAB改性行為使得十六烷三甲基溴化銨分子[C16H33(CH3)3N+-Br-]成功附載在甘蔗渣生物炭表面,大大增強(qiáng)了 MBC的疏水性,并伴隨著吸附材料的零電荷點(diǎn)從8.52(BC)提高到9.73(MBC)。CTAB改性行為改性后的甘蔗渣生物炭對(duì)對(duì)羥基苯甲酸酯類的吸附行為主要是依靠生物炭表面的疏水點(diǎn)位,因而MBC的吸附能力大于BC,其去除效率也高于改性前者。當(dāng)對(duì)羥基苯甲酸酯類溶液初始pH處于堿性條件下(8-10)時(shí),會(huì)快速降低生物炭對(duì)對(duì)羥基苯甲酸酯類的吸附率;當(dāng)向背景溶液中投加的Ca2+的離子強(qiáng)度逐漸增加時(shí),吸附速率同樣下降。CTAB改性甘蔗渣生物炭的飽和吸附量相較未改性甘蔗渣生物炭提高。(2)Langmuir方程、準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程較好描述了甘蔗渣生物炭材料對(duì)水中對(duì)羥基苯甲酸酯類的吸附過(guò)程;吸附過(guò)程為自發(fā)吸熱過(guò)程;最后,經(jīng)過(guò)3輪再生吸附,甘蔗渣生物炭吸附容量是最初的70%,制備的兩種生物炭材料吸附穩(wěn)定性高。(3)為考察CTAB改性甘蔗渣生物炭的動(dòng)態(tài)吸附特點(diǎn),實(shí)驗(yàn)考察了床層高度、初始離子濃度、流速等操作參數(shù)對(duì)對(duì)羥基苯甲酸酯類吸附特性的影響,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明CTAB改性甘蔗渣生物炭吸附對(duì)羥基苯甲酸酯類的動(dòng)態(tài)吸附效果受實(shí)驗(yàn)條件影響大。填料層高度越高,流速越大,初始濃度越大使得穿透時(shí)間加快,柱耗時(shí)間縮短,但吸附效率降低。此外,發(fā)現(xiàn)Thomas模型能夠很好地描述改性甘蔗渣生物炭對(duì)MP的動(dòng)態(tài)吸附穿透曲線;當(dāng)需要預(yù)測(cè)不同條件下的穿透曲線時(shí),傳質(zhì)模型擬合度高。
【圖文】：

圖３－１改性前后甘蔗渣生物炭ＦＴＩＲ逡逑Ｆｉｇ．３－１邋ＦＴＩＲ邋ａｎａｌｙｓｉｓ邋ｏｆ邋ｂａｇａｓｓｅ邋ｂｉｏｃｈａｒ邋ｂｅｆｏｒｅ邋ａｎｄ邋ａｆｔｅｒ邋ｂｅｅｎ邋ｍｏｄｉｆｉｅｄ逡逑圖３－２為ＣＴＡＢ改性前后甘蔗渣生物炭的ＳＥＭ圖。從圖中可看到，改性前的甘逡逑蔗渣生物炭呈現(xiàn)蔗渣纖維的條狀結(jié)構(gòu)，且表面略微粗糙、具有一定程度的蝕刻、但沒(méi)逡逑有明顯的孔隙結(jié)構(gòu)。改性后的甘蔗渣生物炭表面顆粒狀明顯，像包裹了一層粒狀物質(zhì)。逡逑這意味著改性行為己使得十六烷基三甲基溴化銨的銨基端頭Ｃｉ６Ｈ３３（ＣＨ：0３Ｎ＋成功插逡逑入生物炭層間，生物炭表面露出的為表面活性劑的碳長(zhǎng)鏈分子。山于表而活性劑長(zhǎng)鏈逡逑的加入增加了很多疏水活性位點(diǎn)，因而改性生物炭對(duì)對(duì)羥基苯甲酸酯類的去除效率得逡逑到提商。逡逑９逡逑

３．３．２零電荷點(diǎn)的分析逡逑零電荷點(diǎn)ｐＨｐｚｃ指，，生物炭表面正負(fù)電荷相等時(shí)，生物炭的ｐＨ值。本次實(shí)驗(yàn)研逡逑究了甘蔗渣生物炭和ＣＴＡＢ改性甘蔗渣生物炭的ｐＨｐｚｃ變化情況。圖３－３是兩種生物逡逑１０逡逑
【學(xué)位授予單位】：西北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：X703

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2651899