【摘要】：甲醛是對環(huán)境和人體健康影響較大的污染物,備受關(guān)注。目前,對甲醛的污染處理已經(jīng)進(jìn)行了很多的研究,也取得了一定的成效,但依然還存在著諸多有待研究和完善的問題,如造成二次污染、處理劑成本高或耗能等。本文從廢物資源化回收再利用的角度出發(fā),從動植物選用三種不同的廢棄物作為生物質(zhì)材料(豬骨、玉米芯、雞糞)進(jìn)行高溫處理獲得生物炭,并對其進(jìn)行改性。改性后的生物炭分別對甲醛污染物吸附處理研究,得出如下結(jié)論:(1)實驗制備了以豬骨為原料,經(jīng)高溫?zé)峤庵频秘i骨生物炭PC0,PC0浸漬與過氧化氫尿素溶液中制得改性生物炭PC1,制備出改性豬骨炭吸附甲醛后過濾得PC2。同時對制備的生物炭通過FT-IR分光光度計、XRD和SEM進(jìn)行了表征,表征顯示骨炭中含有鈣,羥基和磷酸基團(tuán),表征分析表明PC1有更好的親和力強(qiáng)、孔隙率高、比表面積大。研究了制備改性生物炭中浸漬比、浸漬時間、熱解溫度和熱解時間四種制備條件對甲醛污染水溶液處理性能的影響。正交試驗分析表明:制備條件的影響因素大小:浸漬比熱解溫度浸漬時間熱解時間。單因素實驗中表明,浸漬比1:1.5,熱解時間2h,熱解溫度450℃,浸漬時間4h時吸附效果最佳,甲醛的飽和吸附量可達(dá)2.87mg/g。(2)實驗制備了以玉米芯為原料,預(yù)處理后的玉米芯炭與一定質(zhì)量濃度分?jǐn)?shù)的高錳酸鉀溶液和Fe~(3+)制得改性玉米芯炭COC1,制備出改性玉米芯炭吸附甲醛后過濾得COC2。通過對COC0、COC1、COC2的結(jié)構(gòu)、晶型及形貌進(jìn)行了FT-IR分光光度計、XRD、SEM及EDS表征,表征分析可知COC1表面負(fù)載上了MnO_2和Fe~(3+),有氧官能團(tuán)結(jié)構(gòu)增多。同時研究了高錳酸鉀質(zhì)量濃度、甲醛初始濃度、投加量和吸附溫度對甲醛污染水溶液處理性能的影響。單因素實驗分析表明:高錳酸鉀質(zhì)量濃度分?jǐn)?shù)為2%、甲醛初始濃度為40mg/L、投加量為0.4g、吸附溫度為10℃吸附效果最佳,吸附量為2.79mg/g。響應(yīng)面expert-design8.0實驗設(shè)計分析表明,影響因子顯著性大小為:甲醛初始濃度生物炭投加量吸附溫度。(3)實驗制備了以雞糞為原材料,經(jīng)過飽和碳酸鈉和飽和亞硫酸氫鈉改性后制備出的生物炭。對制備材料表征對比分析可知改性后的雞糞炭的碳含量和鈉含量增加,而且還有S的引入。吸附后的雞糞炭中原有的元素、官能團(tuán)及孔隙因與甲醛作用后減少或消失。單因素吸附甲醛試驗表明:當(dāng)熱解溫度為450℃,吸附時間為5h,投加量為0.5g,初始濃度為30mg/L,雞糞炭對甲醛污染水溶液的處理效果較好,吸附效率為86.12%。對處理甲醛污染水溶液過程進(jìn)行動力學(xué)和熱力學(xué)分析可得:處理過程適用于準(zhǔn)二級動力學(xué)方程,雞糞炭對甲醛污染水溶液的處理過程是物理和化學(xué)吸附的協(xié)同作用及自發(fā)和吸熱的過程,具有介孔吸附劑的吸附特征;吸附過程表明符合Langmiur模型,吸附主要是以單分子層吸附。(4)通過對制備的生物炭吸附甲醛性能對比研究分析可知:改性后的生物炭比改性前的生物炭在甲醛污染水溶液的處理性能上都有了很大的提升,未改性的生物炭對甲醛污染水溶液的處理性能大小:CHC0PC0COC0,CHC0吸附效率最佳為60.32%;改性后的生物炭對甲醛污染水溶液的處理性能大小PC1CHC1COC1,PC1處理效率最佳為91.74%。
【圖文】：

圖 2.3 高倍鏡下的掃描電鏡圖譜：（a）PC0（b）PC1 和（c）PC2Figure 2.3 SEM micrographs of （a）PC0（b）PC1 and（c）PC2從表面結(jié)構(gòu)可以看出，，圖 a 中未改性的豬骨炭 PC0 大小并不均勻；圖 b 中改性后的豬骨炭結(jié)構(gòu)緊湊且表面有很多孔隙結(jié)構(gòu)，在過氧化氫尿素作用下，豬骨炭表面被氧化并形成了更豐富的孔隙結(jié)構(gòu)，增大了豬骨炭的比表面積，提供了更多的吸附活性位點；圖c 中豬骨炭零碎不成型，這由于豬骨炭內(nèi)部結(jié)構(gòu)與甲醛作用后粘黏在一起而形成的。2.3.3 樣品的 FTIR 表征itance(%)PC0PC1PC237243607304328152250

27圖 3.2 高倍鏡下的掃描電鏡圖譜及 EDS：（a,a ）COC0,（b,b ）COC1 和（c,c ）COC2Figure3.2 SEM micrographs and EDS diagram of （a,a ）COC0,（b,b ）COC1 and（c,c ）COC2從表面結(jié)構(gòu)可以看出，圖 a 中未改性的玉米芯炭 COC0 大小并不均勻，但表 面光滑，多呈片狀結(jié)構(gòu)分布；圖 b 中改性后的玉米芯炭呈珊瑚狀，結(jié)構(gòu)緊湊表面有很多孔隙結(jié)構(gòu)，高錳酸鉀和硝酸鐵作用下，玉米芯炭表面被氧化，同時也增大了玉米芯炭的比表
【學(xué)位授予單位】：長安大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：X701;TQ127.11

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2658516