利用作物秸稈制備高性能吸附材料并用于水中多環(huán)芳烴治理

【摘要】：我國作為一個農(nóng)業(yè)大國,作物秸稈產(chǎn)量很大,但在作物秸稈綜合利用方面,其大部分利用方式的實際應(yīng)用技術(shù)還不完善；農(nóng)作物秸稈大部分被焚燒或廢棄,既浪費資源又污染環(huán)境。因此,研究利用農(nóng)作物秸稈制備生物質(zhì)環(huán)境材料的技術(shù)工藝,探討其對水中具有強(qiáng)“三致”效應(yīng)的多環(huán)芳烴(PAHs)的吸附性能,這將為實現(xiàn)農(nóng)作物秸稈的資源化利用、發(fā)展經(jīng)濟(jì)高效的水環(huán)境污染治理技術(shù)等提供依據(jù)。 本文研究了秸稈生物質(zhì)環(huán)境材料的制備及對水中多環(huán)芳烴的處理性能,探討H3P04表面改性后秸稈生物質(zhì)環(huán)境材料的性質(zhì)指標(biāo)及其吸附性能的變化,揭示共存重金屬Hg對所制備的秸稈生物質(zhì)環(huán)境材料吸附PAHs的影響。主要研究結(jié)果如下： (1)研究了秸稈生物質(zhì)環(huán)境材料的制備及對水中多環(huán)芳烴的處理性能。300-700℃下熱解炭化黃豆、芝麻、玉米秸稈8h,制備了秸稈生物質(zhì)環(huán)境材料,測定了秸稈生物質(zhì)環(huán)境材料的BET比表面積及其對亞甲基藍(lán)和碘的吸附能力。以PAHs為目標(biāo)污染物,探討了生物質(zhì)環(huán)境材料對水中單一和復(fù)合PAHs的吸附性能。隨熱解溫度升高,秸稈生物質(zhì)環(huán)境材料比表面積增大,其對亞甲基藍(lán)、碘的吸附能力增強(qiáng)。所制備的生物質(zhì)環(huán)境材料吸附水中PAHs的能力強(qiáng),以700℃下制備的黃豆秸稈生物質(zhì)環(huán)境材料為例,0.01g材料對32mL水中萘、苊、菲的去除率分別高達(dá)91.28%、89.01%和99.66%；生物質(zhì)環(huán)境材料對水中3種PAHs的去除率大小順序為菲萘苊。不同秸稈制備的生物質(zhì)環(huán)境材料對水中萘和苊的去除能力大小為玉米黃豆芝麻,而對菲的去除能力則為黃豆玉米芝麻。研究結(jié)果可為農(nóng)作物秸稈的資源化利用、制備經(jīng)濟(jì)高效的生物質(zhì)環(huán)境材料等提供依據(jù)。 (2)H3PO4表面改性秸稈生物質(zhì)環(huán)境材料,并研究了其對水中PAHs的去除性能。測定了H3PO4表面改性的秸稈生物質(zhì)材料的比表面積及其對亞甲基藍(lán)和碘的吸附能力,試驗了其對水中不同固液比(0.01g/32ml和0.02g/32m1)下單一和復(fù)合PAHs的吸附性能。結(jié)果表明,隨熱解溫度升高,秸稈生物質(zhì)材料比表面積增大,對碘和亞甲基藍(lán)的吸附能力增強(qiáng),表面改性的秸稈生物質(zhì)材料的性質(zhì)指標(biāo)更佳；例如,700℃下制備并經(jīng)H3P04表面改性的秸稈生物質(zhì)材料的比表面積為269.95m2·g-1,對碘和亞甲基藍(lán)的吸附能力達(dá)433.95和150.07mg·g-1。表面改性的生物質(zhì)環(huán)境材料吸附水中PAHs的能力強(qiáng),例如,700℃下制備并經(jīng)H3P04表面改性的秸稈生物質(zhì)材料對水中(固液比0.01g/32mL)萘、苊和菲的去除率分別高達(dá)94.44%、95.47%和100%,均比相同條件下未經(jīng)H3PO4改性的要高。 (3)研究了所制備的秸稈生物質(zhì)材料對水中菲和Hg2+的共吸附作用。結(jié)果表明,有無Hg2+的存在下,生物質(zhì)材料對水中菲的等溫吸附曲線均為線型；有無菲存在下,生物質(zhì)材料對Hg2+的等溫吸附曲線均可用Langmiur方程擬合。共存Hg2+降低了秸稈材料對水中菲的吸附,且隨Hg2+濃度提高,菲分配系數(shù)減小。類似的,菲也降低了秸稈材料對水中Hg2+的吸附。表明,Hg2+與菲存在競爭吸附。競爭作用的大小與溶液中菲和Hg2+的濃度有關(guān)。菲濃度相同、Hg2+初始濃度較低時,Hg2+對秸稈吸附菲的影響不顯著；當(dāng)Hg2+濃度32ug·L-1時,Hg2+的存在大大降低了材料對水中菲的去除率。Hg2+濃度相同、菲初始濃度較低時,菲對材料去除水中Hg2+的影響較大；而當(dāng)菲5mg·L-1時,菲的影響則不顯著。 【關(guān)鍵詞】：秸稈 生物質(zhì)環(huán)境材料 表面改性 多環(huán)芳烴 吸附
【學(xué)位授予單位】：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2011
【分類號】：X712
【目錄】：

• 摘要9-11
• ABSTRACT11-14
• 第一章 文獻(xiàn)綜述14-24
• 1. 生物質(zhì)活性炭的制備原料15
• 2. 生物質(zhì)活性炭的制備方法15-16
• 2.1 炭化15-16
• 2.2 活化16
• 3. 生物質(zhì)活性炭表面化學(xué)改性16-18
• 3.1 表面氧化改性16-17
• 3.2 表面還原改性17
• 3.3 表面酸堿改性17-18
• 4. 生物質(zhì)活性炭在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用18-20
• 4.1 水處理18-19
• 4.2 大氣污染的防治19
• 4.3 改良土壤19-20
• 5. 農(nóng)作物秸稈及其資源化利用現(xiàn)狀20
• 6. 問題與展望20-21
• 7. 研究目標(biāo)及技術(shù)路線21-24
• 第二章 秸稈生物質(zhì)環(huán)境材料的制備及其對水中多環(huán)芳烴的處理性能24-32
• 1. 材料與方法24-25
• 1.1 試劑24
• 1.2 秸稈生物質(zhì)環(huán)境材料的制備方法及性質(zhì)表征24-25
• 1.3 秸稈生物質(zhì)環(huán)境材料對水中PAHs的處理性能25
• 1.4 分析方法25
• 2. 結(jié)果與討論25-30
• 2.1 秸稈生物質(zhì)環(huán)境材料的比表面積25-26
• 2.2 秸稈生物質(zhì)環(huán)境材料對亞甲基藍(lán)的吸附性能26-27
• 2.3 秸稈生物質(zhì)環(huán)境材料對碘的吸附性能27-28
• 2.4 秸稈生物質(zhì)環(huán)境材料對水中PAHs的處理性能28-30
• 3. 結(jié)論30-32
• 第三章 表面改性秸稈生物質(zhì)環(huán)境材料對水中多環(huán)芳烴的吸附性能32-40
• 1. 材料與方法32-33
• 1.1 試劑32
• 1.2 秸稈生物質(zhì)環(huán)境材料的制備及特性表征32-33
• 1.3 秸稈生物質(zhì)環(huán)境材料對水中PAHs的處理性能33
• 1.4 分析方法33
• 2. 結(jié)果與討論33-39
• 2.1 秸稈生物質(zhì)環(huán)境材料的性質(zhì)33-36
• 2.2 秸稈生物質(zhì)環(huán)境材料對水中菲的吸附性能36-37
• 2.3 秸稈生物質(zhì)環(huán)境材料對水中復(fù)合PAHs的吸附性能37-39
• 3. 結(jié)論39-40
• 第四章 秸稈生物質(zhì)環(huán)境材料對水中多環(huán)芳烴和重金屬的共吸附作用40-48
• 1. 材料與方法40-41
• 1.1 試劑40-41
• 1.2 秸稈生物質(zhì)環(huán)境材料的制備方法及性質(zhì)表征41
• 1.3 實驗方法41
• 1.4 分析方法41
• 2. 結(jié)果與討論41-46
• 2.1 菲和Hg的等溫吸附曲線41-43
• 2.2 Hg對秸稈生物質(zhì)環(huán)境材料吸附菲的影響43-44
• 2.3 菲對秸稈生物質(zhì)環(huán)境材料吸附Hg的影響44-45
• 2.4 秸稈生物質(zhì)環(huán)境材料對水中菲和Hg~(2+)的處理性能45-46
• 3. 結(jié)論46-48
• 第五章 總結(jié)與展望48-50
• 1. 總結(jié)48-49
• 2. 創(chuàng)新點49
• 3. 展望49-50
• 參考文獻(xiàn)50-56
• 攻讀碩士學(xué)位期間論文發(fā)表及專利申請情況56-58
• 致謝58

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