生物质活性焦的制备及其吸附四环素模拟废水的实验研究

摘要

近年来随着抗生素的大量使用,其对水体的污染也越来越严重，由于处理成本及去除效率等原因，现有的污水处理工艺并不能有效去除水体中的抗生素。本文以湖北省通山县九宫山气化站气化副产物生物质半焦为原料，通过脱灰活化及负载零价铁等改性方式，制备出一种廉价高效的吸附剂并应用于水体四环素污染物的吸附去除，对吸附过程进行了动力学和热力学分析，采用微波再生方式对吸附饱和的改性半焦进行再生。主要研究内容及结论如下：
　　（1）采用工业分析、元素分析、SEM分析及BET比表面积分析等方法对原料半焦特性进行表征。结果表明，原料半焦富含C、O元素，中孔结构较发达，孔道灰分含量较高，部分孔隙发育不完全，等温吸附过程满足BET方程。
　　（2）采用碱浸+酸洗的方式对原料半焦进行脱灰，脱灰后灰分残留量为1.95％；采用ZnCl2对脱灰半焦进行活化，活化半焦比表面积达到586.74m2/g；采用气相还原的方式负载Fe0到半焦表面，通过SEM、EDX及XRD分析证明负载效果良好。经过脱灰活化及负载Fe0后半焦的吸附性能得到显著提高，比表面积达到621.27m2/g。
　　（3）静态吸附和动态吸附实验显示，改性半焦对水体四环素的最大吸附容量为335mg/g，吸附过程符合准一级动力学模型和颗粒内扩散模型，热力学分析证明该过程为自发过程且反应吸热，Yoon-Nelson和Thomas模型均能较好的描述改性焦对四环素的动态吸附行为。
　　（4）微波再生实验表明在辐照功率400W，辐照时间2min，改性半焦湿度30％时，改性半焦的再生率为98％，得率为94.01％。

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1 绪论

1.1 四环素类抗生素污染现状及危害

1.1.1 四环素类抗生素简介

1.1.2 四环素类抗生素污染及危害

1.2 四环素去除技术研究现状

1.2.1 常规处理

1.2.2 化学氧化

1.2.3 膜处理法

1.2.4 吸附去除

1.3 生物质半焦吸附水体抗生素的研究进展

1.3.1 生物质半焦及其活化与改性研究

1.3.2 活化半焦吸附抗生素的研究

1.3.3 微波脱附降解抗生素研究

1.4 本文研究目的和内容

1.4.1 目的和意义

1.4.2 研究内容

1.4.3 技术路线

2 原料半焦的特性分析

2.1 实验材料与方法

2.1.1 实验材料

2.1.2 实验仪器与设备

2.1.3 实验方法

2.2 实验结果与讨论

2.2.1 生物质半焦吸附性能评价指标

2.2.2 元素分析与工业分析

2.2.3 原料半焦的表面结构表征

2.2.4 EDX谱图分析

2.2.5 孔隙结构特性

2.2.6 亚甲基蓝吸附值

2.3 本章小结

3 半焦的脱灰及活化实验

3.1 实验材料与方法

3.1.1 实验材料

3.1.2 实验仪器与试剂

3.1.3 实验方法

3.2 实验结果与讨论

3.2.1 半焦灰分成分及含量分析

3.2.2 脱灰效果分析

3.2.3 ZnCl2活化结果分析

3.2.4 Fe3+负载影响因素分析

3.2.5 高温蒸气活化效果分析

3.2.6 H2气相还原效果分析

3.3 本章小结

4 活性焦对四环素吸附及再生实验

4.1 实验材料与方法

4.1.1 实验材料

4.1.2 实验仪器与试剂

4.1.3 实验方法

4.2 实验结果与讨论

4.2.1 分析方法与标准曲线绘制

4.2.2 吸附容量曲线

4.2.3 吸附影响因素分析

4.2.4 吸附动力学

4.2.5 吸附热力学

4.2.6 动态吸附

4.2.7 再生及降解实验

4.3 本章小结

5 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

致谢

参考文献