紫外輻射改性碳材料對(duì)水中重金屬的吸附研究.pdf

1、隨著工業(yè)化和城市化的快速發(fā)展,水體及土壤受重金屬污染日趨嚴(yán)重,對(duì)環(huán)境和人體健康造成很大的威脅,因此,有效治理重金屬污染十分迫切。近年來研究發(fā)現(xiàn),生物質(zhì)炭對(duì)多種重金屬具有吸附作用,同時(shí)其原料來源廣泛、價(jià)格低廉、無次生污染,用于重金屬污染治理極具前景。對(duì)生物質(zhì)炭的改性還可以進(jìn)一步提高其對(duì)重金屬的吸附性能,但目前常采用的化學(xué)改性方法具有二次污染的風(fēng)險(xiǎn)。因此,尋找一種高效、安全、操作方便以及環(huán)境友好的的生物炭改性方法,對(duì)于將生物質(zhì)炭開發(fā)成為新型

2、環(huán)境功能材料具有現(xiàn)實(shí)意義和科學(xué)研究價(jià)值。
　　本文以松木生物質(zhì)炭(PWC)、竹炭(BC)、活性炭(AC)為材料,研究了紫外輻射改性提高其吸附性能的可行性,比較了上述三種材料紫外輻射改性效果的差異。通過對(duì)改性前后碳材料的元素含量、表面官能團(tuán)、比表面積及孔隙結(jié)構(gòu)等理化性質(zhì)的表征探究了紫外輻射改性的機(jī)理。在此基礎(chǔ)上,采用最佳改性碳材料,研究了改性碳材料對(duì)重金屬的吸附去除效果以及影響因素、動(dòng)力學(xué)和等溫吸附模型等,得到如下結(jié)論:
　　

3、1)紫外輻射改性能夠大幅度地提高碳材料尤其是生物質(zhì)炭的吸附性能,最佳輻射改性參數(shù)為:輻射波長365nm(UVA),時(shí)間16h,輻射距離60mm,且時(shí)間因素對(duì)改性效果的顯著性大于距離因素。
　　2)紫外輻射改性降低了生物質(zhì)炭的pH值、C、H、N元素含量,卻提高了其CEC、比表面積、氧元素含量,此外增加了其表面羧基、羥基等含氧官能團(tuán)的數(shù)量,增強(qiáng)表面親水性,使孔隙結(jié)構(gòu)變得均勻。
　　3)紫外輻射改性能夠有效提高碳材料,尤其是生物質(zhì)

4、炭對(duì)水中重金屬Pb2+、Cd2+的去除能力,實(shí)驗(yàn)條件下生物質(zhì)炭對(duì)Pb2+單位吸附量較對(duì)照提高了136.0％,對(duì)Cd2+單位吸附量提高25.3％,三種碳材料改性前后對(duì)Pb2+的吸附能力順序?yàn)?MPWC>MAC>AC>MBC>PWC>BC,對(duì)Cd2+的吸附能力順序?yàn)?MAC>MPWC>PWC>AC>MBC>BC。
　　4)改性碳材料對(duì)水中Pb2+、Cd2+的吸附受pH值的影響較大,吸附的最佳pH條件對(duì)Pb2+為4.0~5.0,對(duì)Cd2

5、+三種碳材料有所不同,其中MPWC、MAC最佳pH為5.0,MBC最佳pH為6.0。
　　5)改性碳材料對(duì)水中Pb2+、Cd2+的吸附符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型,吸附過程為化學(xué)吸附,吸附速率前期由外膜擴(kuò)散控制,后期則由內(nèi)擴(kuò)散起決定作用,且對(duì)Pb2+的飽和吸附容量大小順序?yàn)?MPWC>MAC>MBC,對(duì)Cd2+的飽和吸附容量大小順序?yàn)?MAC>MPWC>MBC。
　　6)三種改性碳材料對(duì)水中Pb2+的吸附更符合Langmuir等溫方