鎂基生物質(zhì)炭?jī)艋w中P、F的特性研究.pdf

1、近年來(lái)，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人口的快速增長(zhǎng)，大量的工業(yè)廢水、生活污水排入水體，導(dǎo)致了一系列的水污染問(wèn)題。其中，水體富營(yíng)養(yǎng)化最為常見(jiàn)、氟污染影響十分廣泛。
　　磷是導(dǎo)致水體富營(yíng)養(yǎng)化的主要原因之一，降低污水中磷的含量是預(yù)防水體發(fā)生富營(yíng)養(yǎng)化的重要途徑。同時(shí)，磷也是一種生態(tài)系統(tǒng)不可或缺的稀缺資源，因此，實(shí)現(xiàn)污染水體中磷的去除并加以回收或再利用至關(guān)重要。
　　氟作為人體必需的微量元素之一，對(duì)維持人體正常的生命活動(dòng)起著十分重要的作用。首先，

2、氟元素是人體體內(nèi)維持骨骼正常發(fā)育不可缺少的成分之一;同時(shí)，在牙齒、神經(jīng)和骨骼形成的過(guò)程中起著重要促進(jìn)作用。適量的氟能增強(qiáng)骨骼的堅(jiān)硬程度，有一定的防治齲齒的功能。但是攝入的氟過(guò)多又會(huì)損害人體健康，引發(fā)氟斑齒和氟骨癥。氟離子是水中常見(jiàn)的污染離子。飲用水中約80％左右的氟可以被人體吸收，而食物中的氟也有一部分能被人體吸收，所以飲水是人類(lèi)攝入氟的主要途徑。
　　生物質(zhì)炭是由廢棄生物質(zhì)在缺氧的情況下，經(jīng)高溫?zé)峤猱a(chǎn)生的一類(lèi)骨架穩(wěn)定、芳香化程度

3、高并且富含碳素的多孔固態(tài)物質(zhì)。由于其具有多孔的結(jié)構(gòu)，較大的孔隙率，較高的比表面積，富含大量官能團(tuán)等特性，生物質(zhì)炭逐漸成為一種理想的水處理材料。
　　本文以花生殼和MgCl2·6H2O為原料，通過(guò)蒸發(fā)干燥、高溫限氧煅燒的方法，獲得負(fù)載MgO晶體的生物質(zhì)炭(BC)。以鎂基生物質(zhì)炭(MgO-BC)為吸附劑，對(duì)實(shí)驗(yàn)室模擬水體中的P、F元素進(jìn)行吸附研究，并著重探討了常見(jiàn)環(huán)境因素的影響和相關(guān)機(jī)理等。主要結(jié)果如下:
　　吸附P的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表

4、明，P的最佳吸附初始pH為7～9，過(guò)酸過(guò)堿的環(huán)境均不利于P的吸附;P的吸附過(guò)程可在540min內(nèi)達(dá)到平衡，且動(dòng)力學(xué)曲線(xiàn)較好地符合偽一級(jí)和偽二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型，擬合系數(shù)可達(dá)97.3％和99.0％;當(dāng)Cl-、HCO3-、NO3-等共存離子的摩爾濃度達(dá)到P的10倍時(shí)，MgO-BC對(duì)P仍具有較強(qiáng)的吸附能力;P的吸附過(guò)程較好地符合Langmuir等溫模型，擬合系數(shù)達(dá)99％，理論最大吸附容量為138.07mg·g-1，遠(yuǎn)高于未經(jīng)改性或其他方法改性的生物

5、質(zhì)炭和幾種典型P吸附劑的吸附容量。競(jìng)爭(zhēng)離子的影響實(shí)驗(yàn)和傅里葉紅外光譜(FTIR)結(jié)果表明，MgO-BC復(fù)合體與P之間的作用機(jī)理為非特異的Inner-sphere作用。吸附P后的復(fù)合材料可作為肥料施入土壤，有效實(shí)現(xiàn)P的再利用。綜上所述，該MgO-BC復(fù)合材料在凈化實(shí)際P污染水體中有著廣闊的應(yīng)用前景。
　　吸附F-的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，F(xiàn)-吸附的最佳初始pH為6～8，過(guò)酸過(guò)堿的環(huán)境均不利于F-的吸附;F-的吸附過(guò)程可在480min內(nèi)達(dá)到平衡

6、，且動(dòng)力學(xué)曲線(xiàn)較好地符合偽一級(jí)和偽二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型，擬合系數(shù)可達(dá)97.3％和94％;當(dāng)Cl-和NO3-共存離子的摩爾濃度達(dá)到F-的50倍時(shí)，MgO-BC對(duì)F-仍具有較強(qiáng)的吸附能力;F-的吸附過(guò)程較好地符合Langmuir等溫模型，擬合系數(shù)達(dá)99％，25℃理論最大吸附容量為62.12mg·g-1，隨著溫度的升高，MgO-BC對(duì)F-的吸附容量逐漸增大。競(jìng)爭(zhēng)離子的影響實(shí)驗(yàn)和傅里葉紅外光譜(FTIR)結(jié)果表明，MgO-BC復(fù)合體與F-之間的作用機(jī)