【摘 要】
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工农业迅猛发展的同时,带来了生产过程中排放各类污染物对环境的污染问题。其中一些酚类有毒物质以其高毒性、难降解等性质被各国列为优先污染物,成为环境污染控制的重点处理
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工农业迅猛发展的同时,带来了生产过程中排放各类污染物对环境的污染问题。其中一些酚类有毒物质以其高毒性、难降解等性质被各国列为优先污染物,成为环境污染控制的重点处理对象之一。在常见的水处理技术中,简便有效的吸附法易于实现广泛应用,基于介孔碳材料应用为吸附剂和载体的优势和铁粒子的高活性,本研究制备介孔碳材料和铁改性介孔碳材料,将改性前后的材料应用于处理模拟废水中的双酚A(BPA)和对硝基苯酚(p-NP)。选用水热合成法,以间苯二酚和甲醛作为碳前驱体原料,F127为模板剂,试验三种酚与模板剂的比例合成碳材料,进行氮气吸脱附测试筛选出MC后结合一步法引入铁源Fe(NO3)3.9H2O制得铁酚比例分别为0.5、1、1.5的铁改性介孔碳,对改性前后材料进行性质表征分析。改性前后材料的孔径均一,主要分布于3-4nm之间,介孔碳及其以铁酚比例分别为0.5、1、1.5的铁改性介孔碳的计算所得比表面积分别为643.6、635.6、636.0、587.2m2/g,铁的存在形式为零价状态。将改性前后的介孔碳材料作为吸附剂,通过考察吸附剂投加量、吸附质初始浓度、温度、时间因素和吸附等温线、热力学、动力学来研究它们对水中BPA和p-NP的吸附性能,并进行脱附-再吸附循环实验。实验结果表明:(1)介孔碳及其铁改性材料对BPA和p-NP的去除率与吸附剂投加量呈正相关,平衡吸附量与吸附剂投加量呈负相关,与初始浓度呈正相关,与温度呈负相关。实验条件下介孔碳对BPA和p-NP的吸附量分别为253.0和145.7 mg/g,铁改性后吸附能力高于介孔碳,本研究实验条件下,25℃下使用10mg的铁改性材料处理100mg/L BPA溶液时吸附量和去除率可达451.6 mg/g和78.7%、25℃下使用25mg铁改性材料处理20mg/L p-NP溶液时吸附量和去除率可达220.4mg/g和92.3%。(2)BPA和p-NP在各吸附剂上的吸附过程较好的拟合Freundlich等温模型,但p-NP在高温段也可以较好的拟合Langmuir模型,各吸附剂对BPA和p-NP的吸附属于优惠吸附。介孔碳及其铁改性材料对BPA和p-NP的吸附反应为放热过程,可自发进行,主要为物理吸附,铁改性介孔碳材料对BPA的吸附过程中还存在化学吸附。(3)改性前后材料吸附BPA达到平衡的时间为15-20min;吸附p-NP时,介孔碳的吸附平衡时间为100min,铁改性后为60min。BPA和p-NP在四种吸附剂上的吸附数据符合准二级动力学模型。(4)使用无水乙醇分别对吸附BPA和p-NP达到平衡的介孔碳及其铁改性材料进行脱附—再吸附过程循环3次,每再生一次,四种吸附剂对BPA的去除率均下降10%左右,对p-NP的去除率降幅均为20%左右。
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