本文關鍵詞：生物炭對重金屬的吸附作用及腐殖酸的影響，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：重金屬污染對環(huán)境的威脅日益嚴重,高效便捷地治理重金屬污染成為當下研究的關注點。生物炭是將植物和動物廢棄物等生物質在溫度較低時(㩳700℃)進行密閉熱裂解而生成的穩(wěn)定富碳產物,具有較大的比表面積、豐富的含氧官能團以及礦物成分。由于材料易得,制備簡單,吸附性能良好而被廣泛地應用于重金屬污染的修復中。本文選取玉米秸稈、小麥秸稈以及玉米芯三種不同的原料制備的生物炭進行吸附性能的研究,改變生物炭投加量、初始金屬離子濃度、p H值以及溫度等條件,在Cu2+離子和Cd2+離子單一及混合存在條件下進行批實驗研究,并在研究中加入腐殖酸(HA)以模擬自然環(huán)境。分析生物炭的吸附動力學和等溫吸附性質,并結合掃描電鏡能譜儀(SEM-EDS)、X射線衍射儀(XRD)、紅外光譜儀(FT-IR)、比表面積測試儀(BET)等的分析表征探討生物炭對重金屬的吸附機制以及腐殖酸的影響。此外,還將生物炭施加于土壤中進行土壤柱實驗,探究生物炭對土壤固定重金屬作用的影響。主要結論如下:(1)生物炭的理化性質不同。玉米秸稈生物炭和小麥秸稈生物炭的比表面積遠大于玉米芯生物炭,玉米秸稈生物炭和玉米芯生物炭的溶解性有機質碳含量大于小麥秸稈生物炭。三種生物炭的p H值均為9.0以上,可用于改良酸性土壤,此外三種生物炭中的重金屬含量均在污染限值以下,不會對環(huán)境造成二次污染。(2)生物炭的吸附性能不同。玉米秸稈生物炭和小麥秸稈生物炭對重金屬的吸附能力遠大于玉米芯生物炭,在平衡后前兩者對金屬的去除率可達到95%以上,而后者的去除率只有40%左右。這可能與材料比表面積及所含離子相關。(3)重金屬的競爭吸附作用。Cu2+離子和Cd2+離子共存的情況下,Cu2+離子會與Cd2+離子競爭相同的吸附位點,導致生物炭對Cd2+離子的吸附量變少。這可能與兩種離子的水合離子半徑相關。(4)生物炭的吸附機制及腐殖酸的影響。生物炭的吸附機制主要包括物理吸附以及化學吸附,與生物炭的比表面積、所含官能團和離子成分等均有關系。腐殖酸在吸附過程中起到轉移離子的載體作用,使得離子被快速吸附。(5)生物炭對土壤固定重金屬的影響。在酸雨淋濾的條件下,施加生物炭使得土壤的緩沖能力增強,p H值更加穩(wěn)定,Cu2+離子和Cd2+離子的淋出率分別降低6.49%~28.95%,12.74%~37.99%,減小了重金屬遷移性帶來的危害。
【關鍵詞】：生物炭 重金屬 吸附 腐殖酸
【學位授予單位】：中國地質大學(北京)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：X53;O647.3
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-24
• 1.1 選題背景10-19
• 1.1.1 重金屬污染現(xiàn)狀與治理方法10-16
• 1.1.2 生物炭及其應用研究現(xiàn)狀16-19
• 1.2 國內外研究現(xiàn)狀19-22
• 1.3 研究內容與研究意義22
• 1.4 技術路線與工作量22-24
• 1.4.1 技術路線22-23
• 1.4.2 工作量23-24
• 第2章 生物炭的制備與理化性質24-30
• 2.1 生物炭的制備原料24
• 2.2 生物炭的制備方法24-25
• 2.3 生物炭的理化性質測試25-26
• 2.4 結果與分析26-29
• 2.5 本章小結29-30
• 第3章 生物炭對重金屬的吸附作用30-49
• 3.1 實驗試劑與設備30-31
• 3.2 實驗方法與步驟31-34
• 3.2.1 金屬溶液的配置31
• 3.2.2 生物炭的預處理31
• 3.2.3 批實驗研究31-32
• 3.2.4 測試方法32-34
• 3.3 實驗結果與討論34-48
• 3.3.1 反應時間對Cu、Cd吸附的影響34-36
• 3.3.2 生物炭投加量對吸附效果的影響36-39
• 3.3.3 Cu、Cd的競爭吸附作用39-48
• 3.4 本章小結48-49
• 第4章 腐殖酸對生物炭吸附重金屬的影響49-70
• 4.1 實驗試劑與設備49-50
• 4.2 實驗方法與步驟50-52
• 4.2.1 金屬溶液的配置50
• 4.2.2 腐殖酸的配置50-51
• 4.2.3 生物炭的預處理51
• 4.2.4 批實驗研究51-52
• 4.3 實驗結果與討論52-62
• 4.3.1 Cu、Cd的吸附動力學52-56
• 4.3.2 生物炭投加量的影響56
• 4.3.3 金屬溶液初始濃度的影響56
• 4.3.4 吸附等溫線56-57
• 4.3.5 溶液初始pH值的影響57
• 4.3.6 反應溫度的影響57-61
• 4.3.7 腐殖酸濃度的影響61-62
• 4.4 生物炭的吸附機理及腐殖酸的影響探討62-69
• 4.4.1 SEM分析62
• 4.4.2 XRD分析62-65
• 4.4.3 FT-IR分析65-66
• 4.4.4 吸附機制66-69
• 4.5 本章小結69-70
• 第5章 生物炭對土壤中重金屬的固定作用70-77
• 5.1 實驗試劑與設備70-71
• 5.2 實驗方法與步驟71-73
• 5.2.1 土壤樣品的采集和預處理71-72
• 5.2.2 土壤柱實驗內容與步驟72-73
• 5.3 實驗結果與討論73-76
• 5.3.1 自然條件下生物炭對土壤固定重金屬的影響73
• 5.3.2 酸雨淋濾條件下生物炭對土壤固定重金屬的影響73-76
• 5.4 本章小結76-77
• 第6章 結論與建議77-79
• 6.1 結論77-78
• 6.2 問題與建議78-79
• 致謝79-80
• 參考文獻80-90
• 附錄90

【參考文獻】

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  本文關鍵詞：生物炭對重金屬的吸附作用及腐殖酸的影響，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：327973