鼠李糖脂與海藻酸鈉對生物炭吸附-解吸萘的影響規(guī)律與機制.pdf

1、生物炭是生物質(zhì)在厭氧或缺氧條件下高溫熱解炭化產(chǎn)生的一種物質(zhì)，具有比表面積大、孔隙度好、吸附能力強的特點，被廣泛應用于農(nóng)業(yè)和環(huán)境領域，是一種綠色環(huán)保吸附劑。多環(huán)芳烴(PAHs)是自然界中一類典型的持久性有機污染物，且在土壤和沉積物中分布廣泛。由于吸附劑的高親和力，吸附已經(jīng)成為去除環(huán)境中多環(huán)芳烴的一種重要方式。本論文選用不同熱解溫度玉米生物炭和小麥生物炭作為吸附材料，研究生物炭對多環(huán)芳烴萘的吸附動力學、吸附等溫線、解吸等溫線以及解吸動力學特

2、征，并研究不同濃度鼠李糖脂、海藻酸鈉對吸附和解吸的影響;用不同模型模擬數(shù)據(jù)，闡釋生物炭對萘的吸附與解吸機制，得出的主要結(jié)果與結(jié)論如下:
　　(1)不同物料來源不同熱解溫度生物炭的理化性質(zhì)存在差異。本研究選用熱解溫度為300、400、500、600℃的玉米生物炭(記作C300、C400、C500、C600)和300、400、500、600℃的小麥生物炭(記作M300、M400、M500、M600)。玉米生物炭的芳香化程度高于小麥生物

3、炭，且微孔的平均孔徑大于小麥生物炭。低溫炭的芳香化程度低于高溫炭，表面官能團的種類和數(shù)量多于高溫炭。玉米生物炭和小麥生物炭都具有豐富的孔隙結(jié)構(gòu)。
　　(2)選取熱解溫度為300、400、500、600℃的玉米生物炭和小麥生物炭作為吸附劑，萘為目標污染物，進行吸附動力學實驗。結(jié)果表明，同種熱解溫度下小麥生物炭對萘的平衡吸附量大于玉米生物炭對萘的平衡吸附量。在熱解溫度為300-600℃的玉米生物炭中，400℃玉米生物炭對萘的平衡吸附量

4、最大;在熱解溫度為300-600℃的小麥生物炭中，500℃小麥生物炭對萘的平衡吸附量最大。與假一級動力學方程相比，假二級動力學方程能更好地擬合不同劑量、不同熱解溫度生物炭對萘的吸附動力學，說明生物炭對萘的吸附與生物炭的吸附位點有關(guān)，并不是單一的單層吸附。用顆粒內(nèi)擴散模型以及Boyd模型擬合發(fā)現(xiàn)，液膜擴散以及顆粒內(nèi)擴散均影響吸附過程，且液膜擴散為整個吸附過程的限速因素。
　　(3)選取熱解溫度為300、400、500、600℃的玉米

5、生物炭和300、400、500、600℃的小麥生物炭作為吸附劑，萘為目標污染物，進行吸附等溫線實驗。用Freundlich方程擬合各熱解溫度的玉米生物炭和小麥生物炭對萘的吸附等溫線，N值均小于1，說明它們對萘的吸附均屬于非線性吸附。生物炭對萘的吸附機制不同，用雙模式模型分析分配作用和表面吸附作用對生物炭吸附萘的貢獻，相同物料來源不同熱解溫度的生物炭，分配作用和表面吸附作用對吸附的貢獻也不同。
　　(4)選用熱解溫度為400、600

6、℃的玉米生物炭和小麥生物炭作為吸附劑，萘為目標污染物，鼠李糖脂和海藻酸鈉為外源添加物，進行吸附等溫線實驗。添加不同濃度的鼠李糖脂，對玉米生物炭吸附萘起促進作用，對小麥生物炭的吸附起抑制作用。添加海藻酸鈉，對玉米生物炭吸附萘整體呈促進作用，對小麥生物炭吸附萘的趨勢不同，促進400℃小麥生物炭對萘的吸附，抑制600℃小麥生物炭對萘的吸附。鼠李糖脂、海藻酸鈉的添加濃度、生物炭的熱解溫度以及萘的初始濃度均影響最終的平衡吸附量。
　　(5)

7、選取已吸附萘的熱解溫度為300、600℃的玉米生物炭做解吸，鼠李糖脂和海藻酸鈉為外源添加物，進行解吸等溫線和解吸動力學實驗。結(jié)果表明，300、600℃的玉米生物炭和小麥生物炭的解吸滯后作用均屬于正滯后作用，生物炭對萘吸附是不可逆的。Elovich方程可以很好地擬合解吸數(shù)據(jù)，300、600℃玉米生物炭的解吸過程是非均相擴散。用兩相解吸速率模型分析生物炭吸附態(tài)萘的解吸，300、600℃玉米生物炭中均含有大量不可逆難解吸組分，且300℃玉米生