磁性炭化谷殼對水體中砷的去除效果及機理研究.pdf

1、近年來，有不少利用生物炭作為一種新型的吸附材料去除各種重金屬污染土壤和水體方面的研究，但針對含砷廢水的生物炭去除研究還鮮有報道。本研究以谷殼為原料，通過不同溫度缺氧高溫熱解制備出5種炭化谷殼，并通過酸、堿改性后篩選出吸附效果最好的一種炭化谷殼，將其進行磁性負載，獲得另一種新型的負載納米Fe3O4的炭化谷殼(CRH-Ⅰ)。研究CRH-Ⅰ的吸附時間、pH、添加量這三個因素對吸附的影響;通過吸附動力學、等溫吸附探討其吸附特性。同時，了解CRH

2、-Ⅰ吸附解吸能力和針對實際含砷廢水去除能力。從BET比表面積、孔徑結(jié)構(gòu)分析、SEM、XRD、FTIR幾個方面對CRH-Ⅰ進行表征分析及機理研究。主要研究結(jié)果如下:
　　(1)通過對As(Ⅴ)吸附性能篩選結(jié)果可知，CaO改性的炭化谷殼，使得炭化谷殼得到了活化，溶液中As(Ⅴ)去除率比較高。CRHCaO600的吸附效果最佳，去除率最高達到82％。將篩選出的CRHCaO600進行磁性負載，成功合成新型炭化谷殼CRH-Ⅰ。
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3、)吸附實驗表明，剛開始吸附速率較快，隨著時間推移，速率逐漸下降，8h時，CRH-Ⅰ對As(Ⅴ)吸附已幾乎達到飽和狀態(tài)，吸附達到平衡。相對CRHCaO600而言，CRH-Ⅰ對As(Ⅴ)的去除率明顯提高。隨著溶液pH值降低，CRH-Ⅰ對As(Ⅴ)的去除率逐漸升高，pH=2時的去除率高達98.3％;當pH=11時，去除率只有63.7％。CRH-Ⅰ吸附反應(yīng)滿足準動力學二級方程，相關(guān)系數(shù)為R2=0.999;在不同溫度下，將CRH-Ⅰ對As(Ⅴ)的

4、吸附驗數(shù)據(jù)進行Langmuir方程和Freundlich等溫方程擬合，結(jié)果更符合Langmuir方程;在25℃時，相關(guān)系數(shù)R2=0.985。通過吸附熱力學分析表明，該吸附過程是自發(fā)進行的，且低溫更有利于吸附的進行。
　　(3)通過吸附解吸實驗可以得知，5次吸附解吸的去除率分別為83.2％、66.4％、65.6％、67.2％、64.0％。由此可以看出，第一次吸附解吸后CRH-Ⅰ對As(Ⅴ)的去除率仍然是很高的，從第二次以后CRH-Ⅰ

5、對As(Ⅴ)的去除率開始降低，但是保持一個較穩(wěn)定的去除率，說明CRH-Ⅰ依然具備良好的吸附性能，且再生吸附性能穩(wěn)定。
　　(4)經(jīng)過對比表面積進行表征分析發(fā)現(xiàn)，CRH-Ⅰ相較CRH600的BET比表面積增大約30％，達到182 m2·g-1，微比表面積和微孔體積都擴大了6倍左右。XRD檢測結(jié)果可知，吸附過程沒有新的晶體產(chǎn)生，CRH-Ⅰ吸附As(Ⅴ)為表面吸附。FTIR分析結(jié)果表明，相比CRH600，CRH-Ⅰ分子間的羧基和酚羥基官

6、能團有所增加，產(chǎn)生了芳構(gòu)化反應(yīng)和脂肪醚類物質(zhì)。
　　(5)通過對實際廢水進行預(yù)處理和添加CRH-Ⅰ相結(jié)合的處理方法，在CRH-Ⅰ添加量為2 g、崮液比為1∶200時，出水As(Ⅲ)、As(Ⅴ)濃度分別為0.034、0.245mgL-1，都達到了國家污水綜合排放標準(GB8978-1996)中所規(guī)定的要求（砷最高允許排放濃度0.5 mg·L-1）。Pb、Cd、Zn、Mn的去除率隨著CRH-Ⅰ添加量的增加而逐漸上升，去除率分別為9.8