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城市污泥—酿酒葡萄渣生物炭制备及材料对亚甲基蓝吸附性能研究

刘大民

  在过去的几十年里,伴随着我国工业化与城市化飞速发展的浪潮,在人们的生活活动产生了大量的城市污泥。如此大量的城市污泥,无不威胁着人们的生产生活和生态环境。随着传统城市污泥处置方式缺陷的逐渐暴露,对城市污泥进行资源化利用成为我国生态文明建设的大势所趋。本课题将城市污泥和酿酒葡萄渣混合,经化学活化热解制备生物炭,并研究该生物炭材料对亚甲基蓝吸附特性进行研究。通过对正交及修正实验结果系列分析得出,对制得生物炭的碘吸附量影响程度由大到小依次为活化剂种类、热解时间、原料与活化剂质量比、热解温度,对制得生物炭的得率的影响程度由大到小依次为活化剂种类、原料与活化剂质量比、热解温度、热解时间。生物炭最佳制备条件:Na_2CO_3为活化剂,热解时间为60min,原料与活化剂质量比为1:3,热解温度为400℃。在此条件制得生物炭的碘吸附量为458.91mg/g,得率为73.49%。对最佳制备条件下制得生物炭材料进行系列表征,分析其基本理化特性。通过扫描电子显微镜可以观察到生物炭表面粗糙,结构松散,具有较多无定型多孔结构;比表面积分析仪测定生物炭的BET比表面积和总孔体积,分别为425.7206m~2/g、0.2312cm3/g;红外光谱分析可知,生物炭材料表面赋有许多化学基团和官能团。用最佳制备条件下制得生物炭处理亚甲基蓝溶液,考察溶液的pH、生物炭的投加量、亚甲基蓝的初始质量浓度、吸附时间等因素对生物炭吸附水中亚甲基蓝的影响。发现在弱酸性至弱碱性范围内,pH值对生物炭吸附水中亚甲基蓝的影响程度较小,生物炭对水中亚甲基蓝的去除率随着生物炭的投加量和吸附时间的增加而变大,随着亚甲基蓝初始浓度的增加而减小。运用吸附动力学、吸附等温线及吸附热力学模型对吸附实验结果进行拟合发现,准二级动力学方程对不同亚甲基蓝初始浓度情况下生物炭材料的吸附过程拟合的相关系数最高,Langmuir模型对的生物炭材料吸附亚甲基蓝的过程拟合的相关系数更高,说明该吸附过程主要为单分子层吸附;生物炭材料对水中亚甲基蓝吸附过程是自发进行的吸热反应,升温对吸附反应有促进作用。……   
[关键词]:城市污泥;生物炭;吸附;亚甲基蓝
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:武汉纺织大学2018年