丝瓜络基生物炭的球磨改性及其对镉的吸附性能.pdf
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1、141Ac a d e m ic F o r u m/学术论坛1 材料制备与方法1.1 主要材料与试剂丝瓜络、硝酸镉、镉标液广州仪云科技有限公司、盐酸(HCL)、氢氧化钠(NaOH)北辰方正试剂厂、硝酸(HNO3)阿拉丁试剂有限公司。1.2 实验仪器与设备与实验有关仪器见表 1表 1 实验主要仪器设备名称数量生产厂家THZ-320 台式恒温振荡器1 台上海精密实验设备有限公司DHG-9 053 A 电热恒温鼓风干燥箱1 台上海精密实验设备有限公司ME104E 电子天平1 台梅特勒-托利多仪器(上海)有限公司NBD-0 120-50 IC 管式炉1 台诺巴迪材料科技有限公司CHY-1 500 管
2、式炉1 台河南成仪设备科技有限公司RJ-TGC-1 650 台式高速离心机1 台无锡市瑞江分析仪器有限公司立式行星球磨机1 台长沙天创粉末技术有限公司耶拿原子吸收仪1 台德国耶拿分析仪器股份公司1.3 原材料的制备用去离子水清洗剪碎后的丝瓜络,以 80 温度送进烘箱等丝瓜络完全干燥后将适量烘干的丝瓜络放入粉碎机粉碎,再以 40 目的筛子过筛,将未透过筛网的丝瓜络烧炭,分别以 350、550 进行煅烧,每种温度煅烧后降温至冷却按温度分别进行球磨存放待用。1.4 吸附批次实验1.4.1 溶液 pH 值对吸附 Cd2+的影响配制的 Cd2+的初始浓度为 25 mg/L,投加 0.1 g生物炭,调节溶
3、液的 pH 值为 3、4、5、6、7 进行吸附实验,对比 pH 值对生物炭吸附 Cd2+的影响。1.4.2 生物炭投加量对吸附 Cd2+的影响调节溶液 pH=6.0,分别依次加入 0.05 g、0.1 g、0.2 g、0.4 g、0.5 g 两种温度制备的生物炭做吸附实验,观察投加量对吸附 Cd2+的影响。1.4.3 吸附时间对吸附 Cd2+的影响用两种温度制备的生物炭吸附硝酸镉溶液中的Cd2+,吸附实验中设定振荡时间为 0 min、5 min、15 min、30 min、40 min、60 min、90 min、120 min、150 min、180 min、240 min,观察吸附时间对生
4、物炭吸附 Cd2+的影响。1.5 标准溶液的配制分 别 移 取 0 mL、2.50 mL、5 mL、10 mL、20 mL、25 mL镉溶液于一组50 mL容量瓶,再加入稀硝酸,经过清水定容后配置成 0.5 mg/L、1 mg/L、2 mg/L、4 mg/L、5 mg/L 的标准溶液。1.6 吸附动力学分析根据吸附时间对吸附 Cd2+的影响的实验结果做准一级和准二级动力学模型曲线,本次实验采用准一级动力学方程和准二级动力学方程来拟合生物炭去除硝酸镉溶液中 Cd2+的吸附动力学数据,线性关系如下:准一级动力学模型线性关系为:准二级动力学模型线性关系为:Qe:平衡时单位生物炭吸附溶液中 Cd2+的
5、量(mg/g)摘要:随着我国对环境保护方面的重视,镉污染现象是我国环境保护工作中的一个难点。大部分含镉废水通过工业排放及其他方式进入生活环境,对土地、农作物以及饮用水有着很大的影响,本实验以丝瓜络为原材料,在 350、550 下热解制备得到生物炭,为提高其比表面积及吸附效果,对生物质炭进行球磨改性,并从投加量、浓度等方面考察其去除效果。结果表明,350 球磨生物炭去除效果最好,其投加量为 0.1 g 时,溶液pH 为 6.0 在质量浓度为 25 mg/L 的硝酸镉液,在 60 min 内去除率高达 98.75。关键词:球磨;丝瓜络;生物炭;硝酸镉;去除;吸附李冠贻,陆俊辉,全桂香丝瓜络基生物炭
6、的球磨改性及其对镉的吸附性能(盐城工学院 环境科学与工程学院,江苏 盐城 224051)142学 术论坛/A cadem i c ForumQt:t 时刻时单位生物炭吸附量(mg/g)t:吸附时间(h)k1:准一级动力学模型吸附速率k2:准二级动力学模型吸附速率2 结果与分析2.1 球磨改性丝瓜络基生物炭的红外表征如图 1 所示,在生物炭球体 3 480 cm-1改性之前和之后,检测样品中水分相比未改性生物炭形成的峰值更显著,表明新球体粉碎后产生大量的功能基团(-OH)。峰值差异主要是由于脂肪物质中的羟基激光器(-OH)和脂质(C=O)的弹性波动。根据图 1 球磨机前后的红外光谱学对比,水力压
7、裂组(-OH)、碳组(COOH)、水合物(H-O-H)和碳氧键(C-O)在改性后会产生红移或着蓝移的变化。图 1 球磨前后生物炭的红外表征曲线2.2 pH 值对生物炭吸附 Cd2+的影响由图 2 可知,溶液初始 pH 值范围在 36 时,球磨改性后的丝瓜络基生物炭对 Cd2+的去除率随着溶液的 pH 值增大而提升。不同温度制备的温度生物炭在溶液 pH=6.0 时对 Cd2+去除率到达最大,去除率最高的为在 350 制备的生物炭,达到 58.43。当 pH 6 时,去除率均开始缓慢降低。所以往下实验溶液pH 均设定为 pH=6.0。图 2 溶液初始 pH 值对去除溶液中 Cd2+的影响2.3 投
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