本文關(guān)鍵詞：不同熱解溫度雞骨炭的制備及其對水中重金屬吸附性能的研究

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【摘要】：如今,隨著社會的不斷進(jìn)步和工農(nóng)業(yè)的迅猛發(fā)展,人為因素造成的水環(huán)境重金屬污染日益嚴(yán)重。這些重金屬可以通過攝食進(jìn)入水生生物體內(nèi),經(jīng)過生物積累和生物放大作用后通過食物鏈進(jìn)入人體,嚴(yán)重危害公眾健康。因此,對重金屬水污染的控制與治理已成為當(dāng)前亟待妥善解決的環(huán)境問題之一。吸附法是一種非常有效并且有良好發(fā)展前景的重金屬處理方法,具有吸附材料來源廣泛、吸附容量高、去除速率快和操作簡便等優(yōu)點(diǎn)。本研究以雞骨的資源化利用及其在水中重金屬處理的應(yīng)用為主要思路,利用餐飲業(yè)常見的廢棄物雞骨頭為原料,通過在不同溫度下(500、600和700?C)缺氧熱解的方式制備成黑色的雞骨炭(CBC500、CBC600和CBC700),通過熱重分析(TG-TDA)、X射線衍射(XRD)、BET比表面積(BET)、傅立葉紅外光譜(FT-IR)和掃描電子顯微鏡(SEM)等表征手段和靜態(tài)吸附解吸實(shí)驗(yàn)考察熱解溫度對雞骨炭物理化學(xué)性質(zhì)的影響以及對水中Cd(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)吸附性能。研究獲得的結(jié)論如下:(1)由XRD、BET和SEM表征結(jié)果可知,雞骨經(jīng)過熱解制備的雞骨炭表面粗糙并且形成了具有一定的凹坑和溝槽的層狀結(jié)構(gòu),比表面積、孔隙容量大大增加。雞骨炭中的主要成分為羥基磷灰石,并且在700?C時羥基磷灰石未發(fā)生分解,晶體結(jié)構(gòu)依然穩(wěn)定。(2)三種雞骨炭都能有效去除水中的Cd(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)。利用Langmuir能更好地?cái)M合雞骨炭對Cd(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)的吸附過程。三種雞骨炭對Cd(Ⅱ)的飽和吸附量分別為91.69、88.48和69.18 mg/g,對Cu(Ⅱ)的飽和吸附量分別為81.33、74.8和67.76mg/g。飽和吸附量隨雞骨炭的熱解溫度的增加而降低,說明500?C的雞骨熱解溫度得到的雞骨炭對Cd(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)的吸附性能更好。p H較低的條件下不利于雞骨炭去除水中的Cd(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)。在p H介于3到7時,雞骨炭對Cd(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)都有較好的去除效果,說明雞骨炭在處理重金屬廢水時具有較廣泛的適應(yīng)性。(3)三種雞骨炭對重金屬的吸附隨時間變化的過程符合準(zhǔn)二級動力學(xué)擴(kuò)散模型,吸附是自發(fā)和吸熱的過程,對重金屬的吸附具有介孔吸附劑的吸附特征,為先單層吸附后多層吸附。超純水、HNO3和Na OH三種解吸劑對Cd(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)的解吸率最好的是HNO3。(4)由FT-IR表征結(jié)果可知,隨著熱解溫度的升高,雞骨炭中一些官能團(tuán)逐漸損失。CBC500中的羥基官能團(tuán)要多于CBC600和CBC700。在CBC500中存在的C—H鍵伸縮振動,羧基、醛、酮和酯的C=O鍵伸縮振動以及酰胺類物質(zhì)的N—C=O鍵伸縮振動都在CBC600和CBC700中有相應(yīng)地減弱或者消失。通過CBC500吸附重金屬離子前后的傅立葉紅外光譜對比可知,骨炭吸附Cd(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)時起主要作用的活性基團(tuán)為羥基和PO43-基團(tuán),而其余含碳官能團(tuán)(如C—H、C=O)在重金屬吸附時也有輔助作用。CBC500對水中Cd(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)吸附效果比CBC600和CBC700更好的原因可能就是在于—OH和C—H、C=O上。
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：X703;O647.3

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本文編號：1284679