收藏本站
《内蒙古大学》 2019年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

不同温度制备的水稻废弃物生物炭吸附铅的机理研究及环境应用探索

范晓亮  
【摘要】:热解温度显著影响生物炭的性质,进而影响对重金属的去除方式。本研究分别在300℃、500℃和700℃的温度下制备了水稻秸秆生物炭(RSB300、RSB500和RSB700)和稻壳生物炭(RHB300、RHB500和RHB700)。通过批量吸附试验、微观表征分析和连续提取试验,研究了热解温度对水稻秸秆生物炭和稻壳生物炭吸附铅的效果和方式的影响,分析了不同温度制备的两类生物炭吸附铅的稳定性及环境应用方向。主要结果如下:(1)在较高的热解温度下制备的水稻秸秆生物炭的pH值(RSB300、RSB500、RSB700分别为7.89、10.40、10.68)和比表面积(分别为6.766、22.383、115.465m~2/g)较高,因此,其对铅的吸附能力较强(最大吸附量Q_(max)分别为100.27、164.62、198.18mg/g)。生物炭上的官能团(比如,O-H、C=O、C-H)随热解温度的升高而减少,生物炭的芳香化程度提高。等温线拟合结果表明:RSB300、RSB500对铅的吸附与Langmuir模型拟合度较高,是均相单分子层吸附。Freundlich模型能更好地拟合RSB700的等温线数据,是非均相多分子层吸附。动力学结果均符合拟二级动力学方程,表明吸附反应主要以化学吸附为主。XRD、FTIR结果表明,水稻秸秆生物炭可通过表面沉淀来吸附铅,RSB300上生成草酸铅,RSB500和RSB700上生成碱式碳酸铅。连续提取实验结果显示,RSB300上吸附的铅有11.34%属于可交换态;而RSB500和RSB700吸附的可交换态铅均不到1%,99%以上的铅属于酸可溶态和非生物可利用部分。因此,RSB500和RSB700相比于RSB300更适合用于铅污染土壤的修复。(2)随着热解温度从300℃上升至700℃,稻壳生物炭的比表面积(RHB300、RHB500、RHB700分别为0.632、45.274、193.149m~2/g)和pH值(7.13、9.46、9.80)显著增加,而官能团(如羧基)的数量减少。对铅的最大吸附量(Q_(max)),RHB300(14.1mg/g)RHB500(21.7mg/g)RHB700(26.7mg/g)。三种生物炭对铅的吸附等温线数据与Freundlich模型的拟合程度较高,属于非均相多分子层吸附;动力学数据与拟二级动力学方程的拟合度更高,稻壳生物炭的吸附反应也主要为化学吸附。XRD、FTIR结果表明,稻壳生物炭可通过表面沉淀的方式去除铅,三种稻壳生物炭上均生成了磷氯铅矿类化合物,RHB300上还生成硒化铅,RHB500和RHB700上还生成碱式碳酸铅。虽然RHB300的Q_(max)值最小,但其可交换态铅含量最大(RHB300、RHB500和RHB700分别是2.61、0.223、0.377mg/g,占各自吸附总量的21.8%、1.80%、0.94%),因此,RHB300吸附的铅易于分离,生物炭可以循环使用,适用于铅污染水的处理,且经6次吸附-解吸后,吸附效率约为原RHB300的1/4;而吸附在RHB500和RHB700上的铅主要为酸可溶态和非生物可利用部分,其对环境的潜在危害较小,可能适用于固定土壤中的铅。
【学位授予单位】:内蒙古大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:X53;X71

知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 闵敏;谢云;;水稻秸秆生物炭对诺氟沙星的吸附性能研究[J];盐城工学院学报(自然科学版);2015年04期
2 葛丽炜;夏颖;刘书悦;程鑫;翟英博;丁凡;;热解温度和时间对马弗炉制备生物炭的影响[J];沈阳农业大学学报;2018年01期
3 黄兆琴;张乃文;刘霞;;稻壳生物炭的制备及性质表征[J];广州化工;2018年12期
4 刘杰;施胜利;贾月慧;高凡;梁琼;苏世鸣;杨建军;曾希柏;王滔;;不同热解温度生物炭对Pb(Ⅱ)的吸附研究[J];农业环境科学学报;2018年11期
5 林贵英;陈伟;刘文质;董安民;邵敬爱;张世红;杨海平;陈汉平;;热解温度对稻壳生物炭特性的影响[J];沈阳农业大学学报;2017年04期
6 刘法球;周少基;唐秋平;向敏;唐智光;;热解温度对滤泥生物炭结构性质的影响[J];南方农业学报;2019年09期
7 徐家伊;胡朝月;杨雅晗;郑文蕾;高月文;张晓琦;代英杰;;生物炭对水溶液中四环素的吸附效果研究[J];高师理科学刊;2019年05期
8 彭莹;张晓文;张宇;郑超文;吴苏煌;向杨;;水稻秸秆生物炭对水中Pb~(2+)的吸附性能和机理研究[J];环保科技;2017年06期
9 葛超超;郭璇;李建法;吕金红;刘森;徐海霞;;水稻秸秆生物炭对异丙甲草胺的吸附和缓释作用[J];生态与农村环境学报;2016年01期
10 曹健华;刘凌沁;黄亚继;陶圣年;秦文慧;任海斌;;原料种类和热解温度对生物炭吸附Cd~(2+)的影响[J];化工进展;2019年09期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 范家俊;张又弛;蔡超;侯艳伟;;巯基改性生物炭吸附水中的镉[A];中国土壤学会土壤环境专业委员会第二十次会议暨农田土壤污染与修复研讨会摘要集[C];2018年
2 李艳梅;孙焱鑫;廖上强;杨俊刚;孙娜;;不同原料与温度制备生物炭的性质及其农用潜力分析[A];《环境工程》2019年全国学术年会论文集(下册)[C];2019年
3 庄志成;王宜志;王兰;吕宏虹;唐景春;;生物炭在挥发性有机物治理中的应用研究进展[A];《环境工程》2019年全国学术年会论文集(下册)[C];2019年
4 祁成思;王雅伦;李桥;孙秀云;王连军;高炜;;梧桐絮生物炭的制备研究[A];2019中国环境科学学会科学技术年会论文集(第三卷)[C];2019年
5 冯文晓;陶莲;陈国顺;刁其玉;;小麦和水稻秸秆作为反刍动物饲料资源的生物降解技术研究进展[A];第十八届中国科协年会——分14 西北地区农牧结合发展草牧业研讨会论文集[C];2016年
6 于芳;暴冲;孙立;周艳梅;;改性玉米秸秆生物质炭去除水体中1-丁基-3-甲基咪唑氯的研究[A];第十三届全国水处理化学大会暨海峡两岸水处理化学研讨会摘要集-S1物理化学法[C];2016年
7 王震宇;郑浩;李锋民;;湿地植物芦竹生物炭的制备及特性表征研究[A];2010中国环境科学学会学术年会论文集(第四卷)[C];2010年
8 王晓琳;张弘玥;李贵;;水稻秸秆和稻壳水浸提液对小麦及其伴生杂草生长的影响[A];中国第六届植物化感作用学术研讨会论文摘要集[C];2013年
9 谢健;王杭;;稻壳的利用现状与展望[A];第三届全国粳稻米产业大会专集[C];2008年
10 孙辰;曹卫星;刘文超;王璐;梅远飞;陶懿伟;刘荣厚;;上海地区水稻秸秆基础特性及产甲烷潜力分析[A];2012中国沼气学会学术年会论文集[C];2012年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 张晶晶;神奇! 水稻秸秆竟能提炼纯水[N];中国科学报;2019年
2 记者 王冬 焦勇;水稻秸秆无害化处理国际研讨会在佳举行[N];佳木斯日报;2019年
3 记者 王爱娥;明年将加大有机肥扶植力度[N];农资导报;2009年
4 李长政;毛集实验区2万亩水稻秸秆成了抢手货[N];淮南日报;2008年
5 邹明懿;我市全力推进水稻秸秆机械化打捆收储工作[N];宿迁日报;2019年
6 孙旭明 金憬鹏 记者 肖民弼;秸秆巧回收 环保又增收[N];伊春日报;2014年
7 本报记者 孙婧;改变,在此发生[N];佳木斯日报;2019年
8 记者 陈永和 通讯员 宋玉玲;稻壳,循环生成新能源[N];湖北日报;2005年
9 记者 陈永和、通讯员 宋玉玲;我省稻壳可变成300余万吨煤炭[N];湖北日报;2005年
10 李彩云 冯绎锦 记者 张华;湖北首条稻壳薪棒生产线建成投产[N];中国质量报;2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 迟雪;水稻秸秆丁酸—丁醇分步发酵系统的构建与效能[D];哈尔滨工业大学;2018年
2 李海亮;水稻秸秆营养穴盘气动成型机理及试验研究[D];黑龙江八一农垦大学;2018年
3 Abdoulaye Aguibou DIALLO;水稻秸秆化学组成、机械特性及近红外光谱表征[D];中国农业大学;2018年
4 梁潇;稻壳炭对植物花期调节作用机制的研究[D];沈阳农业大学;2018年
5 李赢;稻壳基高附加值产品的新工艺研究[D];吉林大学;2012年
6 李婷;有序结构的生物炭功能材料在生物医学和环境领域的应用[D];南昌大学;2019年
7 王燕;不同来源生物炭的特性及去除溶液中重金属离子的机理研究[D];上海交通大学;2018年
8 韩瑛;冻融与生物炭添加对黑土磷素有效性的影响[D];东北林业大学;2019年
9 杨帆;生物炭—土壤矿物质界面行为及其对碳稳定性影响机制[D];上海交通大学;2017年
10 陈平;生物炭基肥中多环芳烃检测及其在土壤-作物系统中的迁移规律[D];上海交通大学;2016年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 范晓亮;不同温度制备的水稻废弃物生物炭吸附铅的机理研究及环境应用探索[D];内蒙古大学;2019年
2 姚旭;生物炭基本性质与氮素吸附特征研究[D];扬州大学;2016年
3 王章鸿;稀土添加制备生物炭及炭对氮、磷吸附性能的研究[D];四川农业大学;2015年
4 邹峻桦;不同温度及气氛条件下生物炭的制备与还田效果研究[D];华中农业大学;2017年
5 张朴;生物炭对磷吸附特性及小麦生长的影响[D];南京信息工程大学;2017年
6 孙兆玮;介质阻挡放电脱除烟气中污染物的研究[D];河北工业大学;2017年
7 陈泽宇;水稻秸秆与煤混合燃烧及氯迁移特性研究[D];合肥工业大学;2019年
8 林利;水稻秸秆稻壳热解液态副产物初步研究[D];沈阳农业大学;2019年
9 张斌斌;NADES预处理对水稻秸秆酶解效果及机制的研究[D];湘潭大学;2019年
10 李奥林;深度共熔溶剂介导的水稻秸秆关键组分分离及相关机理研究[D];广东工业大学;2019年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026