【摘 要】
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生物炭具有丰富的孔结构和官能团,其成本低、原料广。生物炭对污染物的吸附研究成为当前环境化学的研究热点之一,但目前对动态流动下的污染物的吸附去除研究甚少。本文以猕猴
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生物炭具有丰富的孔结构和官能团,其成本低、原料广。生物炭对污染物的吸附研究成为当前环境化学的研究热点之一,但目前对动态流动下的污染物的吸附去除研究甚少。本文以猕猴桃枝为生物质代表,在700℃下热解制备生物炭,首先对制得的生物炭进行了扫描电镜;其次研究了生物炭对环境中抗生素阿莫西林和阳离子染料亚甲基蓝的吸附性能;最后在不同理化条件下通过填充的方式,运用过滤砂柱对阿莫西林和亚甲基蓝进行动态吸附过程,揭示了阿莫西林和亚甲基蓝在不同理化条件下的动态去除行为;本文研讨了猕猴桃枝生物炭对环境中阿莫西林和亚甲基蓝的去除行为的影响,对于生物炭的应用具有重要的理论和实践指导意义。主要取得以下结论:(1)生物炭对有机污染物的吸附研究SEM结果表明生物炭(BC)内部和表面呈现许多微小的气孔,BC对阿莫西林(AMX)和亚甲基蓝(MB)的动力学模型符合拟二级动力学模型,说明生物炭对阿莫西林和亚甲基蓝的吸附是物理-化学复合过程,其等温吸附的Langumir方程拟合度(R2>0.99)均明显高于Freundlich方程,说明BC对AMX和MB的吸附过程为单分子层吸附。BC对AMX和MB的吸附量分别为6.53 mg g-1、11.56 mg g-1。(2)填充生物炭对阿莫西林的动态去除的影响石英砂对AMX的去除效果受物理和化学因素的影响很小,实验结果表明,AMX在砂柱中的出流量很强,其中p H,IS,流速的改变不会对其出流产生影响,其回收率基本保持95%以上。当砂柱中填充BC时,AMX动态去除实验的结果表明,砂柱中BC的存在显着阻碍了AMX的出流,BC的填充量越多,对AMX的拦截效果越明显。当p H发生变化时,AMX的出流也会发生变化,其中p H=7最不利于AMX的出流;填充生物炭后离子强度对阿莫西林的出流基本没有影响;流速越快AMX迁移率越高,主要是因为流速的提高导致了污染物溶液与砂柱中BC之间的接触时间缩短,从而导致去除效率降低。(3)填充生物炭对亚甲基蓝的动态去除影响石英砂对MB的出流受物理和化学因素的影响较大,随着p H的增大,MB的出流量逐渐减小,主要是因为砂柱与MB之间的静电作用;当离子强度增大时,MB的出流量增大,主要是因为砂柱与MB之间产生排斥力;流速增大也会导致MB的出流量增大。当砂柱中填充BC时,MB出流实验的结果表明,砂柱中BC的存在显着阻碍了MB的出流,BC的填充量越多,对MB的拦截效果越明显。随着p H的增大,MB的出流量逐渐减小;当IS、流速增大时,MB的出流量逐渐增大;实验表明砂柱中的生物炭主要是通过吸附作用影响MB的出流。
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