【摘要】：為了尋找對(duì)水中銻去除效果更好的吸附劑,本文通過改變吸附劑投加量、反應(yīng)時(shí)間、吸附質(zhì)初始濃度及反應(yīng)pH,研究了生物炭及其改性產(chǎn)物(三價(jià)鋁改性生物炭、高錳酸鉀改性生物炭)對(duì)水中Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的吸附行為。通過生物炭及其改性產(chǎn)物對(duì)水中Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的等溫吸附實(shí)驗(yàn)和吸附動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn),并結(jié)合BET比表面積分析、SEM掃描電鏡和FTIR紅外光譜技術(shù)對(duì)生物炭及其改性產(chǎn)物進(jìn)行表征,初步探討了生物炭及其改性產(chǎn)物對(duì)水中Sb(Ⅲ)及Sb(Ⅴ)的吸附規(guī)律和吸附機(jī)理。得到如下主要結(jié)論:(1)25℃下,固液比為2.5g·L~(-1),反應(yīng)時(shí)間為4h,pH為2.0時(shí),生物炭(BC)、三價(jià)鋁改性生物炭(Al-BC)和高錳酸鉀改性生物炭(KMnO_4-BC)對(duì)Sb(Ⅴ)的最大吸附量分別為4.41、10.48、30.06 mg·g~(-1)。且三者對(duì)Sb(Ⅴ)吸附量均隨pH的增大而逐漸減小。在25℃下,固液比為2.5g·L~(-1),反應(yīng)時(shí)間為4h,pH為4.0時(shí),BC、Al-BC和KMnO_4-BC對(duì)Sb(Ⅲ)的最大吸附量則分別為10.56、81.21、14.88 mg·g~(-1)。三種生物炭對(duì)Sb(Ⅲ)吸附效果在酸性條件下較好。(2)三種生物炭對(duì)Sb(Ⅴ)的等溫吸附曲線符合Langmuir等溫模型。BC和KMnO_4-BC對(duì)Sb(Ⅴ)的吸附動(dòng)力學(xué)過程遵循擬二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程,Al-BC對(duì)Sb(Ⅴ)的吸附符合擬一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程。生物炭對(duì)Sb(Ⅴ)吸附過程為以物理吸附為主的物理-化學(xué)復(fù)合過程。而對(duì)Sb(Ⅲ)的吸附機(jī)理Al-BC和KMnO_4-BC有所不同,KMnO_4-BC對(duì)Sb(Ⅲ)的等溫吸附曲線仍符合Langmuir等溫模型,BC和KMnO_4-BC的吸附動(dòng)力學(xué)過程仍遵循擬二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程,而Freundlich和擬一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程更符合Al-BC對(duì)Sb(Ⅲ)的吸附過程。三種生物炭對(duì)Sb(Ⅲ)吸附過程都以物理吸附為主,同時(shí)有化學(xué)吸附的參與。(3)表征實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,Al-BC吸附量大主要得益于其比表面積及孔容的增大,而KMnO_4-BC吸附能力的提高主要由于其表面附著的晶體,且改性前后生物炭的表面官能團(tuán)變化不大。
【圖文】：

圖 3-1 BC(a)，，KMnO4-BC(b)和 Al-BC(c)在 SEM 下的形貌特征Fig. 3-1 SEM of BC(a), KMnO4-BC(b) andAl-BC(c)3.2紅外光譜分析圖 3-2 給出了三種生物炭的紅外譜線圖。由圖發(fā)現(xiàn)，三種生物炭有 4 個(gè)相同的特征吸收峰，分別為 3422、1630、1384 和 1039cm-1附近。由解譜數(shù)據(jù)表(盧涌泉,1989; 孫航等,2016; 謝超然等,2016)，四處分別對(duì)應(yīng)的是酚羥基（-OH）和氨基（-NH）、羰基（-C=O）、NH4+和纖維素等碳水化合物中 C-O 單鍵。三者在 3422cm-1與 1039cm-1處的吸收峰較強(qiáng)，表明生物炭含有大量羥基、氨基和羧基基團(tuán)。有關(guān)研究(Das S K et al., 2007; Pradhan S et al., 2007)表明，氨基、羧基和羥基在Sb(Ⅴ)的吸附過程中起到重要的作用。酸性條件下，質(zhì)子（H+）可以與生物炭表面官能團(tuán)結(jié)合，如氨基、羧基等。質(zhì)子化后的氨基可以通過靜電作用吸引陰離子Sb(OH)6(孫福紅等, 2016)。同時(shí)羧基是陰離子型Sb(OH)6在生物炭表面的主要吸附位點(diǎn)。在低 pH 值下，羰基（-C=O）主要以其質(zhì)子化的羧酸分子形式存在（即-COOH）。有研究表明，在 pH 值為 1~4 間時(shí)，羥基與羧基會(huì)通過 Sb-O-C 鍵與陰
【學(xué)位授予單位】：貴州大學(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)：2674167