【摘要】：農(nóng)藥在環(huán)境中的積累量隨著人們種植時(shí)間的增加而不斷提高。為了有效的去除或減輕農(nóng)藥對(duì)土壤以及水體的污染,生物炭以及改性生物炭等材料逐漸成為研究熱點(diǎn)。生物炭材料是一種清潔吸附劑,具有高比表面積和很強(qiáng)的吸附性能。層狀雙氫氧化物(LDH)是陰離子粘土材料,它也具有較大的比表面積和較強(qiáng)的可調(diào)性。本研究運(yùn)用不同的LDH來(lái)改性生物炭得到雙金屬LDH(Zn/Al-LDH、Ni/Fe-LDH、Mg/Al-LDH)改性生物炭和三金屬LDH(Ni/Fe/Zn-LDH)改性生物炭。這些材料采用兩種制備方法,一種是運(yùn)用600℃熱解得到的生物炭與LDH的前處理液混合后共成沉淀,烘干研磨得到雙金屬LDH改性材料BCL/三金屬LDH改性生物炭材料BC-LDH;另一種是用生物質(zhì)(玉米秸稈粉末)/生物炭與LDH前處理液混合后共成沉淀,所得產(chǎn)物烘干后在600℃熱解得到雙金屬LDH改性生物炭BMLP/三金屬LDH改性生物炭BC-LDH-P。研究它們對(duì)阿特拉津的吸附性能。旨在更好地了解插層改性生物炭對(duì)有機(jī)污染物的吸附性能,找到高吸附性能的生物炭改性材料。獲得結(jié)果如下:(1)通過(guò)SEM、BET比表面積、FT-IR、XRD、XPS、ζ-電位等對(duì)玉米秸稈生物炭BC、雙金屬LDH和三金屬LDH改性生物炭進(jìn)行表征分析。結(jié)果表明LDH改性生物炭表面顆粒度與原始生物炭相比明顯變小,且表面官能團(tuán)發(fā)生了明顯的變化,其中主要有CO_3~2-基團(tuán)和OH-基團(tuán),且LDH材料與生物炭結(jié)合度較高,其穩(wěn)定性較好。(2)雙金屬LDH改性生物炭對(duì)水中阿特拉津的吸附能力在不同的改性材料之間存在差別。BMLP路徑制備的改性生物炭對(duì)阿特拉津的吸附量高于BCL。在路徑BMLP中對(duì)阿特拉津的飽和吸附量大小順序?yàn)锽MLP-Z(257.34 mg/g)BMLP-N(98.42 mg/g)BMLP-M(92.12mg/g)BC(54.05mg/g),pH對(duì)吸附性能影響不大。原始生物炭BC和Mg/Al-LDH吸附動(dòng)力學(xué)符合準(zhǔn)一級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué),Zn/Al-LDH和Ni/Fe-LDH改性生物炭符合準(zhǔn)二級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。原始生物炭和Mg/Al-LDH改性材料中的BCL-M吸附行為符合Langmuir吸附等溫式,其他雙金屬LDH改性生物炭符合Freundlich吸附等溫式。(3)三金屬LDH改性生物炭材料研究中,以Ni:Fe:Zn=2:1:0.5的比例制備N(xiāo)i/Fe/Zn-LDH改性生物炭,研究其對(duì)水中阿特拉津的吸附能力。結(jié)果表明,吸附性能力大小順序BC-LDH-PBC-LDHBC,飽和吸附量分別為123.35mg/g、105.54 mg/g和54.05 mg/g。改性材料吸附動(dòng)力學(xué)符合準(zhǔn)二級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué),吸附行為符合Freundlich吸附等溫式。吸附過(guò)程中CO_3~2-起到重要的作用,π-π鍵相互作用也參與了該過(guò)程。(4)針對(duì)Ni/Fe-LDH加入Zn元素得到的三金屬LDH改性生物炭進(jìn)行了初步探索,雖然結(jié)果顯示三金屬Ni/Fe/Zn-LDH改性生物炭的吸附量不如Zn/AI-LDH改性生物炭,但該材料的吸附性能優(yōu)于Ni/Fe-LDH改性生物炭,證明了Zn元素具有增強(qiáng)材料吸附阿特拉津性能作用,故本試驗(yàn)三金屬Ni/Fe/Zn-LDH改性生物炭成功,有一定理論意義。
【學(xué)位授予單位】：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：X52;X592
【圖文】：

技術(shù)路線

3.1 雙金屬 LDH 改性生物炭表征及對(duì)水中阿特拉津的吸附3.1.1 SEM 分析原始生物炭和雙金屬LDH改性生物炭材料的掃描電子顯微鏡圖像如圖3-1和圖3-2所示�？梢钥闯�，原始生物炭呈現(xiàn)出松散的片狀。雙金屬 LDH 改性生物炭的表面與原始生物炭相比發(fā)生了明顯的變化，經(jīng)過(guò)改性的生物炭材料表面顆粒度變小。不同的改性材料之間存在差異， 有熱解參過(guò)程參與的 BMLP 改性生物炭材料的表面顆粒粒徑和孔徑明顯小于共成沉淀法直接制備的 BCL 改性生物炭材料。從圖中可以看出，BCL 一列的三種材料由于其顆粒度都較大，材料呈現(xiàn)出塊狀或片狀。而 BMLP 一列因其顆粒度較小，呈現(xiàn)出細(xì)小顆粒狀、針狀以及層狀結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)特征表明 BMLP 可能具有更高的比表面積，從而擁有更好的吸附性能。這是三種材料的制備過(guò)程中熱解和非熱解所帶給來(lái)差別。其中 BMLP-Z 材料表面顆粒度最小

3.1 雙金屬 LDH 改性生物炭表征及對(duì)水中阿特拉津的吸附3.1.1 SEM 分析原始生物炭和雙金屬LDH改性生物炭材料的掃描電子顯微鏡圖像如圖3-1和圖3-2所示�？梢钥闯�，原始生物炭呈現(xiàn)出松散的片狀。雙金屬 LDH 改性生物炭的表面與原始生物炭相比發(fā)生了明顯的變化，經(jīng)過(guò)改性的生物炭材料表面顆粒度變小。不同的改性材料之間存在差異， 有熱解參過(guò)程參與的 BMLP 改性生物炭材料的表面顆粒粒徑和孔徑明顯小于共成沉淀法直接制備的 BCL 改性生物炭材料。從圖中可以看出，BCL 一列的三種材料由于其顆粒度都較大，材料呈現(xiàn)出塊狀或片狀。而 BMLP 一列因其顆粒度較小，呈現(xiàn)出細(xì)小顆粒狀、針狀以及層狀結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)特征表明 BMLP 可能具有更高的比表面積，從而擁有更好的吸附性能。這是三種材料的制備過(guò)程中熱解和非熱解所帶給來(lái)差別。其中 BMLP-Z 材料表面顆粒度最小

【參考文獻(xiàn)】

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1 張爽;王慧芳;林泮;羅正娟;張鳳杰;;阿特拉津?qū)ν寥离迕富钚缘挠绊慬J];天津農(nóng)業(yè)科學(xué);2015年02期

2 陳鵬;那日蘇;張春林;秦Pr;張婭;張鳳杰;;阿特拉津?qū)ν寥懒姿崦富钚缘挠绊慬J];天津農(nóng)業(yè)科學(xué);2014年12期

3 周博如;王志英;王會(huì)研;田艷麗;;阿特拉津?qū)ν寥牢⑸镱惾杭巴寥篮粑鼜?qiáng)度的影響[J];東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2009年07期

本文編號(hào)：2754642