论文部分内容阅读
纤维素来源广泛，价格低廉，而且可生物降解。通过对木基纤维素的改性，如铁杉木基纤维素，多孔纤维素可以作为生物吸附剂。另一方面，纤维素粉末可以通过高温热解碳化，从而产生生物炭或活性炭。纤维素和活性炭可进一步负载金属氧化物，以改善对重金属离子(特别是工业废水中的镉离子)的吸附，或稳定土壤中的镉污染。纤维素的应用实现了农业废弃物回田，不会带来二次污染，绿色环保。
本文以纤维素为基材,通过高温活化制备成木质活性炭,制备了负载锰氧化物活性炭吸附剂(CB-Mn)、负载锰铝双金属氧化物纤维素(CE-MnAl)以及负载镁氧化物活性炭吸附剂(CB-Mg)三种纤维素或活性炭吸附剂。通过红外、SEM、EDX、mapping等手段对吸附材料进行了系统的表征，观察其形态结构，分析其元素种类及含量，进行了对硝酸镉溶液不同条件下的吸附实验以及对土壤中的重金属镉稳定效果，并对每种吸附剂进行了吸附动力学和等温吸附模型拟合。
结果表明，负载锰氧化物活性炭吸附剂(CB-Mn)改性成功，且CB-Mn对水溶液中的重金属镉有较好的吸附能力，当溶液的pH为5，吸附剂投加量2g/L，反应温度为25℃，对初始浓度为50mg/L的硝酸镉溶液，吸附效率为99.4%左右，饱和吸附容量达52mg/kg。通过对不同吸附模型的拟合，确定CB-Mn对Cd的吸附更符合准二级吸附动力学和Langmuir等温吸附模型，说明其以单分子层化学吸附为主。CB-Mn对土壤中的镉有强烈的吸附固定作用，除镉效率为18.75%，大大降低了土壤中有效态镉的含量，从而控制了植物对镉的富集作用，降低了因食物链影响给人类带来的危害。
负载锰铝双金属氧化物吸附剂(CE-MnAl)，通过EDX和mapping表征，定性定量分析了CE-MnAl中的元素，进行了SEM表征，观察吸附剂表面形态。CE-MnAl对Cd有很好的吸附效果，具有较好的耐酸性，在pH3-7之间，吸附剂投加量2g/L，反应温度为25℃，对50mg/L的硝酸镉溶液吸附效果可达99%。吸附速率快，10min左右吸附速率趋于平缓，30min可达到吸附平衡，吸附容量为76mg/kg。通过对不同吸附模型的拟合，确定CE-MnAl对Cd的吸附更符合准二级吸附动力学和Freundlich等温吸附模型，进一步说明吸附主要受化学控制的；CE-MnAl的吸附等温线与CB-Mn不同，说明多分子层吸附占优势。CE-MnAl对有效态镉含量为13.13mg/kg的土壤，除镉效率为15.92%。表明该吸附剂对土壤中的镉有强烈的吸附固定作用，促进了土壤中游离态的镉离子向氧化态和残渣态转化，明显降低了重金属镉在土壤中的迁移性和生物有效性。
通过马弗炉高温活化制备了负载镁金属氧化物木质活性炭(CB-Mg)，进行了EDX、mapping和SEM表征。实验数据表明，在与CE-MnAl体系相似的条件下，CB-Mg具有优异的耐酸性能和对镉离子的吸附能力，吸附容量高达163.29mg/kg，但吸附速率更快，5min即可达到吸附平衡。吸附过程符合准二级吸附动力学和Freundlich等温吸附模型，与CE-MnAl相似，主要是受化学控制的多分子层吸附。CB-Mg对有效态镉含量为13.13mg/kg的土壤，除镉效率为31.99%，混合碳酸钙使用时在三种吸附剂中效果最好，除镉效率为58.34%。
本文以纤维素为基材,通过高温活化制备成木质活性炭,制备了负载锰氧化物活性炭吸附剂(CB-Mn)、负载锰铝双金属氧化物纤维素(CE-MnAl)以及负载镁氧化物活性炭吸附剂(CB-Mg)三种纤维素或活性炭吸附剂。通过红外、SEM、EDX、mapping等手段对吸附材料进行了系统的表征，观察其形态结构，分析其元素种类及含量，进行了对硝酸镉溶液不同条件下的吸附实验以及对土壤中的重金属镉稳定效果，并对每种吸附剂进行了吸附动力学和等温吸附模型拟合。
结果表明，负载锰氧化物活性炭吸附剂(CB-Mn)改性成功，且CB-Mn对水溶液中的重金属镉有较好的吸附能力，当溶液的pH为5，吸附剂投加量2g/L，反应温度为25℃，对初始浓度为50mg/L的硝酸镉溶液，吸附效率为99.4%左右，饱和吸附容量达52mg/kg。通过对不同吸附模型的拟合，确定CB-Mn对Cd的吸附更符合准二级吸附动力学和Langmuir等温吸附模型，说明其以单分子层化学吸附为主。CB-Mn对土壤中的镉有强烈的吸附固定作用，除镉效率为18.75%，大大降低了土壤中有效态镉的含量，从而控制了植物对镉的富集作用，降低了因食物链影响给人类带来的危害。
负载锰铝双金属氧化物吸附剂(CE-MnAl)，通过EDX和mapping表征，定性定量分析了CE-MnAl中的元素，进行了SEM表征，观察吸附剂表面形态。CE-MnAl对Cd有很好的吸附效果，具有较好的耐酸性，在pH3-7之间，吸附剂投加量2g/L，反应温度为25℃，对50mg/L的硝酸镉溶液吸附效果可达99%。吸附速率快，10min左右吸附速率趋于平缓，30min可达到吸附平衡，吸附容量为76mg/kg。通过对不同吸附模型的拟合，确定CE-MnAl对Cd的吸附更符合准二级吸附动力学和Freundlich等温吸附模型，进一步说明吸附主要受化学控制的；CE-MnAl的吸附等温线与CB-Mn不同，说明多分子层吸附占优势。CE-MnAl对有效态镉含量为13.13mg/kg的土壤，除镉效率为15.92%。表明该吸附剂对土壤中的镉有强烈的吸附固定作用，促进了土壤中游离态的镉离子向氧化态和残渣态转化，明显降低了重金属镉在土壤中的迁移性和生物有效性。
通过马弗炉高温活化制备了负载镁金属氧化物木质活性炭(CB-Mg)，进行了EDX、mapping和SEM表征。实验数据表明，在与CE-MnAl体系相似的条件下，CB-Mg具有优异的耐酸性能和对镉离子的吸附能力，吸附容量高达163.29mg/kg，但吸附速率更快，5min即可达到吸附平衡。吸附过程符合准二级吸附动力学和Freundlich等温吸附模型，与CE-MnAl相似，主要是受化学控制的多分子层吸附。CB-Mg对有效态镉含量为13.13mg/kg的土壤，除镉效率为31.99%，混合碳酸钙使用时在三种吸附剂中效果最好，除镉效率为58.34%。