生物炭基復合材料吸附有機污染物的機制研究.pdf

1、鄰苯二甲酸酯(PAEs)和四環(huán)素類抗生素(TCs)是兩種典型的有機污染物，在土壤中有相當高濃度的殘留，迫切需要有效的污染治理和控制技術(shù)。生物炭(BC)具有較高的比表面積、發(fā)達的孔隙結(jié)構(gòu)和豐富的表面官能團，可以通過改變土壤理化性質(zhì)增強土壤對有機污染物的吸附和固定能力，減輕有機污染物對土壤的生態(tài)毒性。在控制和治理土壤有機污染方面具有廣闊的應用前景。本文主要以玉米秸稈為生物炭原料，用化學方法對其改性制備出生物炭-納米二氧化錳復合體(BMnc)

2、和生物炭-納米氧化鋅復合體(BZnc)，然后采用批量平衡法對其吸附鄰苯二甲酸二丁酯(DBP)和土霉素(OTC)的性能和機制進行研究。在此基礎(chǔ)上，探討了生物炭基復合材料對棕壤吸附和固定DBP和OTC的影響。主要研究結(jié)果如下:
　　(1)BMnc材料中MnO2納米片團聚成球狀結(jié)構(gòu)，XPS分析表明Mn的氧化態(tài)為Mn(Ⅳ)。BZnc材料中，梭形的氧化鋅納米棒均勻地分散在BC的表面，XPS分析表明Zn的化合態(tài)包含ZnO和Zn(OH)2兩種組

3、分。
　　(2)負載MnO2和ZnO均能提高BC對DBP和OTC的吸附能力，且MnO2和ZnO的負載量是影響吸附性能的重要因素。實驗結(jié)果表明，BC和MnO2質(zhì)量比為20∶1和10∶1的BMnc分別對DBP和OTC的吸附效果最好，而BC和ZnO質(zhì)量比為20∶1的BZnc對兩種物質(zhì)表現(xiàn)出更強的吸附能力。
　　(3)BC、BMnc和BZnc吸附DBP及OTC的動力學曲線符合準二級動力學模型，表明吸附過程主要受化學反應控制。Lang

4、muir等溫吸附模型和Freundlich等溫吸附模型均能很好地對等溫吸附數(shù)據(jù)進行擬合，表明吸附過程包含物理吸附和化學吸附。吸附作用力主要包括范德華力、氫鍵、π-πEDA作用和化學反應等。
　　(4)BMnc和BZnc均能提高棕壤對DBP和OTC的吸附和固定能力。實驗結(jié)果表明，棕壤中DBP和OTC的吸附容量隨BMnc或BZnc的添加量增加而增大。綜合來看，BMnc對棕壤的改良效果好于BZnc，對于修復PAEs和TCs污染的土壤有很