本文關(guān)鍵詞：生物炭改性材料的制備及其對水體中六價鉻的吸附機(jī)理研究

  更多相關(guān)文章： 生物炭 殼聚糖 六價鉻 改性 生物吸附

【摘要】：本研究以水葫蘆生物質(zhì)為原料,制備了易于分離的磁性生物炭(MB)以及利用殼聚糖對磁性生物炭進(jìn)行改性制備了磁性生物炭/殼聚糖復(fù)合材料(CMB),并且研究了CMB對水溶液中Cr(VI)的去除研究機(jī)理。生物炭具有比表面積大、富含碳素、離子交換量高以及孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)等獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì),是用來去除水體中污染物的有效吸附劑。但是生物炭粉末顆粒較細(xì),很難從水溶液中快速分離出來。因此本文通過熱解法將磁性納米粒子鑲嵌到原始生物炭中,使得原始生物炭具有磁性,從而易于從水溶液中分離出來。在氮?dú)饬髦?00°C煅燒熱解利用Fe Cl3溶液浸泡的水葫蘆生物質(zhì),最終得到磁性水葫蘆生物炭(MB)。MB的紅外光譜圖顯示出576.8 cm-1特征峰,該特征峰表明γ-Fe2O3納米粒子成功的鑲嵌到原始生物炭中。另外,由MB的磁化曲線分析得到其磁滯回線呈S型,飽和磁化強(qiáng)度(Ms)是11.60 emu/g,這一磁化強(qiáng)度足夠使用永久性磁鐵把MB從水溶液中分離出來。該方法制備磁性生物炭(MB)簡單易行,且使用的化學(xué)試劑較少,制備過程對環(huán)境幾乎不產(chǎn)生污染。(第2章)然后利用殼聚糖對上述過程制備的磁性生物炭(MB)進(jìn)行改性,制備磁性生物炭/殼聚糖復(fù)合材料(CMB)。并對其進(jìn)行掃描電鏡(SEM)、傅里葉紅外光譜(FTIR)、X射線光電子能譜(XPS)、磁性能(VSM)、孔徑(BET)以及Zeta表面電位等表征分析。由吸附Cr(VI)前CMB的XPS分析證明了CMB表面官能團(tuán)與殼聚糖改性前的MB有很大不同,并且吸附Cr(VI)后CMB的XPS分析顯示Cr(VI)被吸附于CMB表面。磁性能分析得到CMB的飽和磁化強(qiáng)度(Ms)同樣為11.60 emu/g,該值等于磁性生物炭(MB)的飽和磁化強(qiáng)度,這說明改性過程未改變磁性生物炭(CMB)的磁性能。CMB對Cr(VI)的吸附效果顯著,對Cr(VI)的最大吸附量可達(dá)到120 mg/g,是原始生物炭(B)對Cr(VI)吸附量的4倍。批量實(shí)驗(yàn)研究證明了CMB對Cr(VI)的動力學(xué)模型符合二級動力學(xué)模型,等溫線符合Langmuir模型,熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)表明CMB對水溶液中Cr(VI)的吸附過程是自發(fā)進(jìn)行的吸熱反應(yīng)。(第3章)
【關(guān)鍵詞】：生物炭 殼聚糖 六價鉻 改性 生物吸附
【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】：X52;O647.33
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 第1章 緒論12-24
• 1.1 水體重金屬污染概況12
• 1.2 水體鉻污染現(xiàn)狀12-16
• 1.2.1 含鉻廢水的來源12-13
• 1.2.2 含鉻廢水的特點(diǎn)13-15
• 1.2.3 含鉻廢水的危害15-16
• 1.3 含鉻廢水處理技術(shù)現(xiàn)狀16-21
• 1.3.1 物理法16-18
• 1.3.2 化學(xué)法18-19
• 1.3.3 生物法19-21
• 1.4 生物炭（Biochar）21-23
• 1.4.1 生物炭的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)21
• 1.4.2 生物炭的制備21-22
• 1.4.3 生物炭在廢水處理中的應(yīng)用22-23
• 1.5 本研究的意義與內(nèi)容23-24
• 第2章 磁性生物炭的制備24-31
• 2.1 引言24
• 2.2 磁性生物炭的制備方法24-26
• 2.2.1 化學(xué)共沉淀法24-25
• 2.2.2 高能球磨法25
• 2.2.3 熱解法25-26
• 2.3 磁性生物炭的表征及分析26-30
• 2.4 本章小結(jié)30-31
• 第3章 磁性水葫蘆生物炭/殼聚糖復(fù)合材料對廢水中鉻的吸附機(jī)理31-48
• 3.1 引言31-32
• 3.2 材料與方法32-35
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)材料與儀器32-33
• 3.2.2 磁性生物炭/殼聚糖復(fù)合材料的制備33-34
• 3.2.3 磁性生物炭/殼聚糖復(fù)合材料的表征34
• 3.2.4 靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)方法34-35
• 3.3 結(jié)果與討論35-47
• 3.3.1 吸附劑的表征分析35-40
• 3.3.2 溶液初始p H值對吸附劑吸附六價鉻的影響40-42
• 3.3.3 磁性生物炭/殼聚糖（CMB）對六價鉻的吸附動力學(xué)42-43
• 3.3.4 磁性生物炭/殼聚糖（CMB）對六價鉻的吸附等溫線43-45
• 3.3.5 磁性生物炭/殼聚糖（CMB）對六價鉻的吸附熱力學(xué)45
• 3.3.6 溶液背景電解質(zhì)對磁性生物炭/殼聚糖吸附六價鉻的影響45-46
• 3.3.7 其他吸附劑與CMB吸附六價鉻吸附效果對比46-47
• 3.4 本章小結(jié)47-48
• 結(jié)論48-49
• 參考文獻(xiàn)49-57
• 附錄A 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表論文情況57-58
• 附錄B 攻讀碩士學(xué)位期間所申請國家發(fā)明專利目錄58-59
• 致謝59

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李力;劉婭;陸宇超;梁中耀;張鵬;孫紅文;;生物炭的環(huán)境效應(yīng)及其應(yīng)用的研究進(jìn)展[J];環(huán)境化學(xué);2011年08期

2 楊放;李心清;王兵;程建中;;生物炭在農(nóng)業(yè)增產(chǎn)和污染治理中的應(yīng)用[J];地球與環(huán)境;2012年01期

3 張千豐;王光華;;生物炭理化性質(zhì)及對土壤改良效果的研究進(jìn)展[J];土壤與作物;2012年04期

4 陸海楠;胡學(xué)玉;劉紅偉;;不同裂解條件對生物炭穩(wěn)定性的影響[J];環(huán)境科學(xué)與技術(shù);2013年08期

5 張晗芝;黃云;劉鋼;許燕萍;劉金山;卑其誠;藺興武;朱建國;謝祖彬;;生物炭對玉米苗期生長、養(yǎng)分吸收及土壤化學(xué)性狀的影響[J];生態(tài)環(huán)境學(xué)報;2010年11期

6 李飛躍;梁媛;汪建飛;趙玲;;生物炭固碳減排作用的研究進(jìn)展[J];核農(nóng)學(xué)報;2013年05期

7 孟軍;陳溫福;;中國生物炭研究及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢[J];沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(社會科學(xué)版);2013年01期

8 郭文娟;梁學(xué)峰;林大松;徐應(yīng)明;王林;孫約兵;秦旭;;土壤重金屬鈍化修復(fù)劑生物炭對鎘的吸附特性研究[J];環(huán)境科學(xué);2013年09期

9 關(guān)連珠;周景景;張昀;張廣才;張金海;禪忠祥;;不同來源生物炭對砷在土壤中吸附與解吸的影響[J];應(yīng)用生態(tài)學(xué)報;2013年10期

10 王曉佩;薛英文;程曉如;劉蕓;;生物炭吸附去除重金屬研究綜述[J];中國農(nóng)村水利水電;2013年12期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 沈國清;;生物炭影響土壤生態(tài)系統(tǒng)功能的生物學(xué)機(jī)制[A];第六屆全國環(huán)境化學(xué)大會暨環(huán)境科學(xué)儀器與分析儀器展覽會摘要集[C];2011年

2 楊丹;劉限;劉鳴達(dá);張玉龍;;生物炭對農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境改良作用的研究進(jìn)展[A];發(fā)展低碳農(nóng)業(yè) 應(yīng)對氣候變化——低碳農(nóng)業(yè)研討會論文集[C];2010年

3 黃蘋;潘波;焦杏春;;滇池底泥制備的生物炭對菲的吸附-解吸[A];持久性有機(jī)污染物論壇2011暨第六屆持久性有機(jī)污染物全國學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2011年

4 戴中民;劉杏梅;吳建軍;汪海珍;徐建明;;用于改良酸性土壤的生物炭基本性質(zhì)的表征[A];面向未來的土壤科學(xué)（上冊）——中國土壤學(xué)會第十二次全國會員代表大會暨第九屆海峽兩岸土壤肥料學(xué)術(shù)交流研討會論文集[C];2012年

5 閆智培;李十中;;生物質(zhì)熱解生產(chǎn)生物炭研究進(jìn)展[A];全國農(nóng)村清潔能源與低碳技術(shù)學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2011年

6 陸海楠;胡學(xué)玉;陳威;;生物炭添加對土壤CO_2排放的影響[A];農(nóng)業(yè)環(huán)境與生態(tài)安全——第五屆全國農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2013年

7 孟靜靜;劉靜宇;黃少鵬;;低碳經(jīng)濟(jì)下的生物炭研究[A];低碳陜西學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2010年

8 王震宇;鄭浩;李鋒民;;濕地植物蘆竹生物炭的制備及特性表征研究[A];2010中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)年會論文集(第四卷)[C];2010年

9 陳再明;陳寶梁;;不同裂解溫度制備的松木屑生物炭對萘的吸附動力學(xué)行為[A];第六屆全國環(huán)境化學(xué)大會暨環(huán)境科學(xué)儀器與分析儀器展覽會摘要集[C];2011年

10 李程;李小平;;生物炭對灘涂鹽堿土中黑麥草生長的影響初步研究[A];2014中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)年會（第十二章）[C];2014年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前8條

1 本報記者 劉霞;生物炭能否給地球降降溫？[N];科技日報;2009年

2 記者 王靖tD;把生物炭還給農(nóng)田[N];沈陽日報;2012年

3 白云水;唐山農(nóng)民發(fā)明秸稈提取生物炭新技術(shù)[N];江蘇科技報;2009年

4 本報記者 張曄;生物炭能讓土壤更肥沃嗎？[N];科技日報;2013年

5 記者 耿建擴(kuò)　通訊員 常云亮 王小勝;農(nóng)民王有權(quán)將秸稈變成“香餑餑”提取生物炭和焦油新技術(shù)獲國家專利[N];光明日報;2009年

6 記者 班瑋;二氧化碳變害為寶的新妙招[N];新華每日電訊;2010年

7 羅冰;生物炭漸火 農(nóng)林廢棄物就地一“燜”變成寶[N];糧油市場報;2011年

8 本報記者 郝曉明;為子孫留一片沃土藍(lán)天[N];科技日報;2012年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 鄂洋;生物炭表面有機(jī)小分子及其活性研究[D];沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

2 張杰;秸稈、木質(zhì)素及生物炭對土壤有機(jī)碳氮和微生物多樣性的影響[D];中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院;2015年

3 孫大荃;生物炭碳源驅(qū)動土壤微生物區(qū)系代謝作用研究[D];沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

4 吳潔;不同秸稈還田方式與秸稈生物炭施用對農(nóng)田溫室氣體排放和土壤固碳的影響[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2014年

5 謝淘;生物炭的特性分析及其在黃水資源化中的應(yīng)用[D];清華大學(xué);2015年

6 劉寧;生物炭的理化性質(zhì)及其在農(nóng)業(yè)中應(yīng)用的基礎(chǔ)研究[D];沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué);2014年

7 NGUYEN THI HUONG;生物質(zhì)炭對西北地區(qū)土壤質(zhì)量及作物產(chǎn)量的影響[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2016年

8 江琳琳;生物炭對土壤微生物多樣性和群落結(jié)構(gòu)的影響[D];沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué);2016年

9 程效義;生物炭還田對棕壤氮素利用及玉米生長的影響[D];沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué);2016年

10 宗海英;花生殼生物炭對中國北方酸化土壤硝化過程的作用機(jī)制研究[D];中國海洋大學(xué);2014年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李靖;不同源生物炭的理化性質(zhì)及其對雙酚A和磺胺甲VA唑的吸附[D];昆明理工大學(xué);2013年

2 李昌見;生物炭對砂壤土理化性質(zhì)及番茄生長性狀的影響及其關(guān)鍵應(yīng)用技術(shù)研究[D];內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

3 梁桓;影響生物炭基氮肥氮素釋放因素的研究[D];內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

4 武玉;生物炭對土壤中磷的形態(tài)轉(zhuǎn)化以及有效性的影響[D];中國科學(xué)院煙臺海岸帶研究所;2015年

5 李陽;生物炭輸入對納帕海青稞生長與土壤微生物生態(tài)學(xué)特征的影響[D];昆明理工大學(xué);2015年

6 邱志騰;生物炭對紅壤的降酸效果與毛豆生長的影響[D];浙江大學(xué);2015年

7 吳晶;生物炭精控制備方法的研究[D];沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

8 蓋霞普;生物炭對土壤氮素固持轉(zhuǎn)化影響的模擬研究[D];中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院;2015年

9 王麗麗;不同生物炭對鉛鋅礦尾礦重金屬污染土壤修復(fù)效果的研究[D];浙江大學(xué);2015年

10 于志紅;錳氧化物—生物炭復(fù)合材料對砷的生物有效性的影響[D];中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院;2015年

，

本文編號：588068