水熱生物炭的制備、改性及對(duì)重金屬的吸附效果研究.pdf

1、水熱生物炭是廢棄生物質(zhì)經(jīng)水熱炭化制備的一種富含碳的生物炭，在生物質(zhì)資源化利用、減緩氣候變化和改善土壤肥力等多方面表現(xiàn)出良好的潛能。近年來(lái)，水熱生物炭作為一種新型的多功能材料迅速成為研究熱點(diǎn)。由于含有多孔結(jié)構(gòu)并且表面官能團(tuán)豐富，水熱生物炭對(duì)各類污染物表現(xiàn)出較強(qiáng)的吸附能力，其應(yīng)用具有重要的環(huán)境意義。
　　本論文系統(tǒng)的研究了不同原材料制備的水熱生物炭與 KOH改性水熱生物炭對(duì)水中單一重金屬Cd(II)和混合重金屬（Pb(II)、Cd(I

2、I)、Cu(II)、Zn(II)）的吸附效果。首先，以木屑、小麥秸稈和玉米秸稈為原材料，通過(guò)水熱法制備水熱生物炭，并用 KOH對(duì)其進(jìn)行改性，利用 BET、SEM、FT-IR、XRD等方法對(duì)改性前后水熱生物炭的性質(zhì)進(jìn)行表征；在此基礎(chǔ)上，研究 KOH改性前后水熱生物炭對(duì)水中單一重金屬Cd(II)的吸附行為和溶液pH值對(duì)吸附的影響；最后，研究KOH改性前后水熱生物炭對(duì)水中混合重金屬（Pb(II)、Cd(II)、Cu(II)、Zn(II)）的吸

3、附效果，重點(diǎn)研究吸附時(shí)間和溶液 pH值對(duì)混合重金屬在改性水熱生物炭上去除率的影響。通過(guò)以上研究得到結(jié)論如下：
　　（1）秸稈類（小麥和玉米秸稈）水熱生物炭的比表面積比木屑水熱生物炭大；改性水熱生物炭的比表面積和孔容都較低；小麥秸稈水熱生物炭表面有孔狀結(jié)構(gòu)，而木屑和玉米秸稈水熱生物炭表面為片狀結(jié)構(gòu)，KOH改性僅去除水熱生物炭表面雜質(zhì)并未改變其表面孔結(jié)構(gòu)；水熱生物炭含有-COOH和-OH等含氧官能團(tuán)，KOH改性能使水熱生物炭表面含氧官

4、能團(tuán)數(shù)量增加（尤其是-COOH），利于吸附水中重金屬；水熱生物炭的纖維素結(jié)晶結(jié)構(gòu)較為明顯；KOH改性后水熱生物炭的纖維素結(jié)晶度降低，可能轉(zhuǎn)變成無(wú)定形碳。
　?。?）改性水熱生物炭對(duì)Cd(II)的去除率是改性前的8倍，準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型能夠很好地?cái)M合改性水熱生物炭對(duì) Cd(II)的吸附動(dòng)力學(xué)結(jié)果，說(shuō)明改性水熱生物炭對(duì)Cd(II)的吸附過(guò)程是由化學(xué)吸附速率控制的；改性水熱生物炭對(duì)Cd(II)的吸附熱力學(xué)結(jié)果比較符合Langmuir模型，