纳米二氧化钛负载水葫芦基生物炭的制备及其对亚甲基蓝的吸附性能研究.pdf
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1、纳米二氧化钛负载水葫芦基生物炭的制备及其对亚甲基蓝的吸附性能研究孟文超欧阳泽郭园萍赵梦轩余军霞池汝安(武汉工程大学 化学与环境工程学院湖北 武汉)摘 要:通过原位沉淀法制备了二氧化钛负载水葫芦基生物炭吸附剂并探讨了浓度、吸附时间、酸度、共存离子等因素对其吸附亚甲基蓝的影响以及吸附剂的降解循环再生性能 和 分析结果表明纳米二氧化钛成功负载在生物炭表面所制备的/对亚甲基蓝的吸附符合 模型最大吸附容量为 吸附为快速吸附过程可在 内完成符合准二级动力学模型 降解循环再生实验结果表明二氧化钛负载水葫芦基生物炭具有良好的循环使用性在 次循环实验后依然保持 的吸附活性可望用于染料废水的处理关键词:原位沉淀生
2、物炭吸附亚甲基蓝纳米二氧化钛中图分类号:文献标识码:文章编号:()梁维亮屈梅芳赖珍权等.广西地区一次强雷暴天气过程雷达特征及环境场分析.气象与环境学报():.唐延婧胡跃文谢清霞.滇黔准静止锋大暴雨的锋面特征及其对 的影响.气象科技():.李英舒智.云南春季冰雹、大风天气的中尺度扰动特征.气象():.马晓刚.年 月我国南方罕见冰冻雨雪灾害性天气诊断分析.气象与环境学报():.彭艳青张昆王起唤等.怀化市一次大范围暴雪天气成因分析.贵州科学():.张腾飞鲁亚斌张杰等.一次低纬高原地区大到暴雪天气过程的诊断分析.高原气象():.赵荻.昆明准静止锋的生成机制研究.昆明:云南大学.张亚男.昆明准静止锋进退
3、及维持诊断分析.昆明:云南大学.张亚男段旭.年初昆明准静止锋生消及移动成因分析.云南大学学报(自然科学版)():.杜正静丁治英张书余.年 月云贵静止锋在演变过程中的结构及大气环流特征分析.热带气象学报():.李英.伴随强天气的昆明准静止锋结构和动力学诊断.南京:南京大学.杜小玲彭芳武文辉.贵州冻雨频发地带分布特征及成因分析.气象():.杜小玲高守亭彭芳.年初贵州持续低温雨雪冰冻天气成因研究.大气科学():.李刚甘文强谢清霞.贵州最高气温预报方法研究.中国农学通报():.邓苏罗旋冉先果等.铜仁市气象近 年时空变化特征分析.贵州科学():.李刚杨秀庄刘彦华等.基于 的贵州最高气温预报方法研究.干旱
4、气象():.收稿日期:修回日期:基金项目:中国气象局预报员专项()国家自然科学 基 金()中 国 气 象 局 公 服 中 心 创 新 基 金 项 目()毕节市气象局登记制项目()作者简介:李 刚()男正高级工程师硕士研究方向:主要从事中短期预报及数值预报解释应用研究地理、环境科学/第 卷 ():./.:引言食品、纺织、皮革等工业生产中会产生大量含有染料的废水这些难以降解的染料如果直接排放会对水源和土壤造成严重的污染也会造成许多健康问题 染料处理常见的方法有吸附法、生物法、电化学法和高级氧化法等 吸附法因为其简便、高效、经济、环保等优点在染料处理中有广泛的应用生物炭是以废弃的生物质为前体在低氧或
5、无氧环境下低温热解制备得到的碳材料 具有高比表面积、机械强度和丰富表面官能团的生物炭是作为吸附剂或吸附剂载体的优良材料 相比于其他生物质水葫芦拥有更高的孔径和比表面积以水葫芦为前体制备生物炭不仅可以用于染料处理同时也可以减少水葫芦带来的生态环境问题 然而纯水葫芦生物炭吸附量较小循环再生困难等限制其在染料处理中的应用因此需要制备负载型生物炭以增强其对染料的吸附和循环使用性能本文以水葫芦为原料通过高温碳化得到生物炭并采用原位沉淀法制备得到了二氧化钛负载生物炭吸附剂 在静态吸附实验中研究了二氧化钛负载生物炭对亚甲基蓝在不同 值下的等温吸附和动力学吸附以及干扰离子对吸附性能的影响和吸附剂的降解循环再生
6、性能有望将这种负载型生物炭吸附剂应用于含亚甲基蓝废水的处理 实验部分.实验试剂试剂:水葫芦(广东)、硫酸钛、无水乙醇、亚甲基蓝等分析纯试剂均购于国药集团化学试剂有限公司.钛负载水葫芦基生物炭的制备.水葫芦基生物炭的制备将.的水葫芦依次加入到 的 溶液、去离子水和 无水乙醇于室温下各搅拌 后干燥备用 于氮气氛围下管式炉中采用程序升温的方式以 /从 升温至 后煅烧 所得固体采用 溶液于 下搅拌洗涤 后用去离子水洗至中性得 活性炭.钛负载水葫芦基生物炭的制备称取不同质量的()溶于 的 中再加入 后继续搅拌 以 调节溶液至 而后继续搅拌 将所得固体以去离子水洗涤干燥得/其中 为()的物质的量().静态
7、吸附静态吸附实验均在水浴恒温振荡器中进行贵 州 科 学():()称取.吸附剂于.不同浓度(不同 值)的亚甲基蓝溶液中吸附 后采用紫外分光光度法测定亚甲基蓝的浓度并通过公式()和公式()分别计算亚甲基蓝的平衡吸附量和去除率()()()其中:为吸附溶液的体积()和 分别为吸附前后亚甲基蓝的浓度()为吸附剂质量()为亚甲基蓝的去除率为吸附前亚甲基蓝的吸光度 为吸附平衡后亚甲基蓝的吸光度.等温吸附实验称取.吸附剂于.初始浓度为、和 的亚甲基蓝溶液中吸附 后测定亚甲基蓝的浓度并计算其平衡吸附量.酸度对亚甲基蓝吸附的影响称取.吸附剂于.初始 值分别为、的亚甲基蓝溶液中吸附 后测定亚甲基蓝的浓度并计算其平衡
8、吸附量.吸附动力学实验称取.吸附剂于.初始 值分别为、的 的亚甲基蓝溶液中定时取样并测定亚甲基蓝的浓度计算对应时间的吸附量.干扰离子对亚甲基蓝吸附的影响称取.吸附剂于.含不同浓度干扰离子()的亚甲基蓝溶液中吸附 后测定亚甲基蓝的浓度并计算其平衡吸附量.吸附剂用量的影响称取一定质量()的吸附剂于.亚甲基蓝溶液中吸附 后测定亚甲基蓝的浓度并计算其平衡吸附量.吸附剂的循环再生性能实验称取.吸附剂于 亚甲基蓝溶液中吸附 后离心将所得吸附剂加入到 .中再生 再生的吸附剂继续用于下一轮吸附计算吸附剂在 次再生过程中的吸附量 结果与讨论.钛负载水葫芦基生物炭的制备图 为水葫芦生物炭以及不同钛负载量的 图 由
9、图 可以看出高温煅烧后得到的水葫芦基生物炭呈奶酪状多孔结构孔径分布在.之间表明这种具有高比表面积的生物炭可以用于吸附剂制备 当钛负载量为 时生物炭表面开始出现白色纳米颗粒且分布较为均匀 而当钛负载量增加至 和 时大量纳米颗粒堆积在生物炭表面呈现出明显的团聚现象从图 可以看出水葫芦基生物炭的 在 以及 区间有两个宽峰分别对应()和()晶面可归属为石墨相碳的两个特征峰但由于结晶程度不高所以属于无定形碳材料生物炭在负载钛后/的衍射峰出现在 和 左右且呈现出宽峰可归属于无定形 的特征峰B8)4UIC5J8)#$D5J8)#$E5J8)#$图 扫描电镜图图 为水葫芦生物炭和/的红外色谱图 由图 可以看出
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