生物炭负载石墨相氮化碳对土壤中石油烃降解的化学过程研究

来源 :辽宁石油化工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wojiushixinyonghu
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本论文分别采用东北农林废弃物作为原材料进行了生物炭的制备,选用价优易得的三聚氰胺进行了石墨相氮化碳(g-C3N4)的制备,并采用简单的热合成法将两种物质进行了有效负载。负载后的催化剂C/g-C3N4不但能够同时具有生物炭的吸附能力和石墨相氮化碳的光催化能力,还能够提高石墨相氮化碳的比表面积,提高了石墨相氮化碳的能带隙从而提高了它对可见光的范围,更有利在环境净化领域对污染物进行有效去除。分别选用大豆秸秆与玉米棒芯作为原材料进行了生物炭的制备,经过不同煅烧温度、煅烧时间所制备生物炭的产率、pH、碳含量、氮含量等进行综合比较确定较优煅烧条件,并采用SEM进行辅助性测试后发现,煅烧温度500℃、煅烧时间3 h可作为生物炭的较优制备条件。选用此条件下制备的生物炭对土壤石油烃进行吸附,当吸附30天时,大豆秸秆生物炭与玉米棒芯生物炭对于土壤石油烃的去除率分别为51%与45%,选用三聚氰胺作为前驱物作为原材料进行了石墨相氮化碳的制备,并采用多种表征方法对其进行测定以确定为所需产品。选用所制备的g-C3N4对土壤石油烃进行光催化降解,当进行光照5 h时,对于土壤石油烃的降解率为40.1%,与生物炭吸附相比g-C3N4作为光催化剂进行石油烃的降解,能够显著缩短反应时间。依据已有测定结果,分别选用两种较优条件下所制备的生物炭作为载体进行复合型光催化剂C/g-C3N4的制备,并对其进行了多种表征测定,证明了所制备的催化剂即为所需目标产物且未破坏单一组分结构。选用所制备的复合型光催化剂对土壤石油烃进行光催化降解,当光照时间为5h,生物炭与三聚氰胺比例为1:2,催化剂用量为1.5%时,C大豆秸秆/g-C3N4与C玉米棒芯/g-C3N4对于土壤石油烃的降解率分别为67.4%与57.3%,高于单一组分对于石油烃的降解率。最后,采用微波热修复与催化剂联合使用方法,进一步强化对于土壤石油烃的有效降解。分别采用C、g-C3N4、C/g-C3N4作为催化剂进行实验测定,当辐射时间为10 min,催化剂用量为5%,土壤含水量为15%时,C大豆秸秆/g-C3N4对于石油烃的降解率可达到91.5%,极大的缩短了反应时间,提高了反应效率,对于本实验的后续发展具有较高的影响意义。
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