鼠李糖脂與海藻酸鈉對(duì)生物炭吸附-解吸萘的影響規(guī)律與機(jī)制.pdf

1、生物炭是生物質(zhì)在厭氧或缺氧條件下高溫?zé)峤馓炕a(chǎn)生的一種物質(zhì)，具有比表面積大、孔隙度好、吸附能力強(qiáng)的特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)和環(huán)境領(lǐng)域，是一種綠色環(huán)保吸附劑。多環(huán)芳烴(PAHs)是自然界中一類典型的持久性有機(jī)污染物，且在土壤和沉積物中分布廣泛。由于吸附劑的高親和力，吸附已經(jīng)成為去除環(huán)境中多環(huán)芳烴的一種重要方式。本論文選用不同熱解溫度玉米生物炭和小麥生物炭作為吸附材料，研究生物炭對(duì)多環(huán)芳烴萘的吸附動(dòng)力學(xué)、吸附等溫線、解吸等溫線以及解吸動(dòng)力學(xué)特

2、征，并研究不同濃度鼠李糖脂、海藻酸鈉對(duì)吸附和解吸的影響;用不同模型模擬數(shù)據(jù)，闡釋生物炭對(duì)萘的吸附與解吸機(jī)制，得出的主要結(jié)果與結(jié)論如下:
　　(1)不同物料來源不同熱解溫度生物炭的理化性質(zhì)存在差異。本研究選用熱解溫度為300、400、500、600℃的玉米生物炭(記作C300、C400、C500、C600)和300、400、500、600℃的小麥生物炭(記作M300、M400、M500、M600)。玉米生物炭的芳香化程度高于小麥生物

3、炭，且微孔的平均孔徑大于小麥生物炭。低溫炭的芳香化程度低于高溫炭，表面官能團(tuán)的種類和數(shù)量多于高溫炭。玉米生物炭和小麥生物炭都具有豐富的孔隙結(jié)構(gòu)。
　　(2)選取熱解溫度為300、400、500、600℃的玉米生物炭和小麥生物炭作為吸附劑，萘為目標(biāo)污染物，進(jìn)行吸附動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，同種熱解溫度下小麥生物炭對(duì)萘的平衡吸附量大于玉米生物炭對(duì)萘的平衡吸附量。在熱解溫度為300-600℃的玉米生物炭中，400℃玉米生物炭對(duì)萘的平衡吸附量

4、最大;在熱解溫度為300-600℃的小麥生物炭中，500℃小麥生物炭對(duì)萘的平衡吸附量最大。與假一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程相比，假二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程能更好地?cái)M合不同劑量、不同熱解溫度生物炭對(duì)萘的吸附動(dòng)力學(xué)，說明生物炭對(duì)萘的吸附與生物炭的吸附位點(diǎn)有關(guān)，并不是單一的單層吸附。用顆粒內(nèi)擴(kuò)散模型以及Boyd模型擬合發(fā)現(xiàn)，液膜擴(kuò)散以及顆粒內(nèi)擴(kuò)散均影響吸附過程，且液膜擴(kuò)散為整個(gè)吸附過程的限速因素。
　　(3)選取熱解溫度為300、400、500、600℃的玉米

5、生物炭和300、400、500、600℃的小麥生物炭作為吸附劑，萘為目標(biāo)污染物，進(jìn)行吸附等溫線實(shí)驗(yàn)。用Freundlich方程擬合各熱解溫度的玉米生物炭和小麥生物炭對(duì)萘的吸附等溫線，N值均小于1，說明它們對(duì)萘的吸附均屬于非線性吸附。生物炭對(duì)萘的吸附機(jī)制不同，用雙模式模型分析分配作用和表面吸附作用對(duì)生物炭吸附萘的貢獻(xiàn)，相同物料來源不同熱解溫度的生物炭，分配作用和表面吸附作用對(duì)吸附的貢獻(xiàn)也不同。
　　(4)選用熱解溫度為400、600

6、℃的玉米生物炭和小麥生物炭作為吸附劑，萘為目標(biāo)污染物，鼠李糖脂和海藻酸鈉為外源添加物，進(jìn)行吸附等溫線實(shí)驗(yàn)。添加不同濃度的鼠李糖脂，對(duì)玉米生物炭吸附萘起促進(jìn)作用，對(duì)小麥生物炭的吸附起抑制作用。添加海藻酸鈉，對(duì)玉米生物炭吸附萘整體呈促進(jìn)作用，對(duì)小麥生物炭吸附萘的趨勢(shì)不同，促進(jìn)400℃小麥生物炭對(duì)萘的吸附，抑制600℃小麥生物炭對(duì)萘的吸附。鼠李糖脂、海藻酸鈉的添加濃度、生物炭的熱解溫度以及萘的初始濃度均影響最終的平衡吸附量。
　　(5)

7、選取已吸附萘的熱解溫度為300、600℃的玉米生物炭做解吸，鼠李糖脂和海藻酸鈉為外源添加物，進(jìn)行解吸等溫線和解吸動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明，300、600℃的玉米生物炭和小麥生物炭的解吸滯后作用均屬于正滯后作用，生物炭對(duì)萘吸附是不可逆的。Elovich方程可以很好地?cái)M合解吸數(shù)據(jù)，300、600℃玉米生物炭的解吸過程是非均相擴(kuò)散。用兩相解吸速率模型分析生物炭吸附態(tài)萘的解吸，300、600℃玉米生物炭中均含有大量不可逆難解吸組分，且300℃玉米生