污泥生物炭硼掺杂改性及其对水中1,2-二氯乙烷吸附行为和机制

摘要

以市政污泥为前驱体,采用硼酸掺杂改性共热解法,制备了污泥生物炭(BC600)和B掺杂污泥生物炭(BBC600),采用SEM、BET、FTIR、Zeta电位和静态接触角等手段对材料进行了结构表征,研究了BC600和BBC600对水中1,2-二氯乙烷(1,2-DCA)的吸附行为、机制和影响因素.结构表征结果表明,B掺杂改性后,生物炭中B元素含量、比表面积和孔容分别提高了76%、48%和30%;B掺杂改性对生物炭表面电荷及亲疏水性影响不大,BC600和BBC600表面均带有负电荷,接触角均<90°,两者均具有较好的亲水性.吸附实验结果表明,BBC600对1,2-DCA的吸附性能优于BC600,缘于BBC600更大的比表面积和强度更高的含氧官能团;准一级动力学方程可以较好描述BC600吸附1,2-DCA过程,准二级动力学方程能较好拟合BBC600吸附1,2-DCA过程,颗粒内扩散不是影响吸附速率的唯一限速步骤;碱性条件下生物炭材料更加分散和稳定,且其含氧官能团去质子化,供电子能力增强,有利于对1,2-DCA的吸附;腐殖酸(HA)对BC600吸附1,2-DCA呈现低浓度促进,高浓度抑制的作用,而低浓度和高浓度的HA对BBC600吸附1,2-DCA均呈抑制作用,HA会与1,2-DCA发生竞争吸附;Cl^(-)、SO_(4)^(2-)和NO_(3)^(-)均对生物炭吸附1,2-DCA具有抑制作用,抑制程度由小到大为:Cl^(-)