氨基磁化生物炭对水中铅、铜、铀的吸附性能研究

摘要

本文选取农业废弃物稻壳制备生物炭，通过水热法对其进行氨基化、磁化修饰，探讨了不同影响因素如生物炭添加量、溶液pH、共存离子、离子强度、时间、温度等对水体中Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、U(Ⅵ)吸附效果的影响，并借助扫描电镜(SEM)、傅里叶红外扫描(FTIR)、X射线衍射(XRD)及X射线光电子能谱技术(XPS)等手段分析了修饰前后各生物炭结构特征的变化。研究表明，修饰后生物炭的比表面积和吸附点位显著提加;功能修饰前后四种生物炭(原始生物炭(BC)、磁性修饰生物炭(MBC)、氨基修饰生物炭(NBC)、氨基修饰磁性生物炭(NMBC)对Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、U(Ⅵ)的吸附过程均符合伪二动力学方程。BC、MBC对Pb(Ⅱ)、U(Ⅵ)的吸附等温线符合Langmuir模型，NBC、NMBC对Pb(Ⅱ)、U(Ⅵ)的吸附等温线符合Freundlich模型，而修饰前后四种生物炭对Cu(Ⅱ)的吸附等温线均符合Freundlich模型。氨基修饰磁性生物炭对水体中Cu(Ⅱ)和U(Ⅵ)的吸附量较原始生物炭增加率显著高于Pb(Ⅱ)，增加率分别为78.51％、33.34％和8.42％。吸附机理主要为表面官能团络合、离子交换、沉淀作用和静电引力作用，氨基磁化生物炭对Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、U(Ⅵ)的吸附主要发生在N-H和Fe3O4等官能团上，而改性前则主要发生在-OH、C=C及-COOH等官能团上。

目录

声明

摘要

引言

第1章 文献综述

1．1 典型重金属污染和危害

1．1．1 铅污染现状及危害

1．1．2 铜污染现状及危害

1．1．3 铀污染现状及危害

1．2 重金属污染修复技术

1．3 生物炭的功能修饰及去除重金属的研究现状

1．3．1 生物炭的功能修饰手段

1．3．2 生物炭去除重金属的研究现状

1．4 本研究的主要内容、技术路线及目标

1．4．1 主要内容

1．4．2 技术路线

1．4．3 目标

1．5 本章小结

第2章 材料和研究方法

2．1 主要的实验仪器及药品

2．1．1 实验仪器

2．1．2 实验药品

2．2 功能修饰生物炭的制备和表征

2．2．1 生物炭的来源及制备

2．2．2 磁性修饰生物炭的制备

2．2．3 氨基修饰生物炭的制备

2．2．4 氨基修饰磁性生物炭的制备

2．2．5 修饰前后生物炭的表征

2．3 生物炭对重金属的吸附实验及理论

2．3．1 生物炭对重金属的吸附实验

2．3．2 生物炭对重金属的吸附理论

2．4 生物炭的再生实验

2．5 本章小结

第3章 修饰前后生物炭的性质

3．1 理化特征分析

3．2 结构功能特征分析

3．3 本章小结

第4章 修饰前后生物炭对水中Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、U(Ⅵ)的吸附特性

4．1．3 阴离子种类对Pb(Ⅱ)吸附的影响

4．1．4 生物炭去除Pb(Ⅱ)的动力学

4．1．5 生物炭去除Pb(Ⅱ)的等温线

4．2 修饰前后生物炭吸附Cu(Ⅱ)的实验结果与讨论

4．2．2 溶液pH对Cu(Ⅱ)吸附的影响

4．2．3 阴离子种类对Cu(Ⅱ)吸附的影响

4．2．4 生物炭去除Cu(Ⅱ)的动力学

4．2．5 生物炭去除Cu(Ⅱ)的等温线

4．3 修饰前后生物炭吸附U(Ⅵ)的实验结果与讨论

4．3．2 溶液pH对U(Ⅵ)吸附的影响

4．3．3 阴离子种类对U(Ⅵ)吸附的影响

4．3．4 生物炭去除U(Ⅵ)的动力学

4．3．5 生物炭去除U(Ⅵ)的等温线

4．4 修饰前后生物炭对Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、U(Ⅵ)的竞争吸附特性

4．5 修饰前后生物炭对Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、U(Ⅵ)的吸附机理

4．6 再生性

4．7 本章小结

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢