水熱生物炭的制備、改性及對重金屬的吸附效果研究.pdf

1、水熱生物炭是廢棄生物質經水熱炭化制備的一種富含碳的生物炭，在生物質資源化利用、減緩氣候變化和改善土壤肥力等多方面表現出良好的潛能。近年來，水熱生物炭作為一種新型的多功能材料迅速成為研究熱點。由于含有多孔結構并且表面官能團豐富，水熱生物炭對各類污染物表現出較強的吸附能力，其應用具有重要的環(huán)境意義。
　　本論文系統的研究了不同原材料制備的水熱生物炭與 KOH改性水熱生物炭對水中單一重金屬Cd(II)和混合重金屬（Pb(II)、Cd(I

2、I)、Cu(II)、Zn(II)）的吸附效果。首先，以木屑、小麥秸稈和玉米秸稈為原材料，通過水熱法制備水熱生物炭，并用 KOH對其進行改性，利用 BET、SEM、FT-IR、XRD等方法對改性前后水熱生物炭的性質進行表征；在此基礎上，研究 KOH改性前后水熱生物炭對水中單一重金屬Cd(II)的吸附行為和溶液pH值對吸附的影響；最后，研究KOH改性前后水熱生物炭對水中混合重金屬（Pb(II)、Cd(II)、Cu(II)、Zn(II)）的吸

3、附效果，重點研究吸附時間和溶液 pH值對混合重金屬在改性水熱生物炭上去除率的影響。通過以上研究得到結論如下：
　　（1）秸稈類（小麥和玉米秸稈）水熱生物炭的比表面積比木屑水熱生物炭大；改性水熱生物炭的比表面積和孔容都較低；小麥秸稈水熱生物炭表面有孔狀結構，而木屑和玉米秸稈水熱生物炭表面為片狀結構，KOH改性僅去除水熱生物炭表面雜質并未改變其表面孔結構；水熱生物炭含有-COOH和-OH等含氧官能團，KOH改性能使水熱生物炭表面含氧官

4、能團數量增加（尤其是-COOH），利于吸附水中重金屬；水熱生物炭的纖維素結晶結構較為明顯；KOH改性后水熱生物炭的纖維素結晶度降低，可能轉變成無定形碳。
　　（2）改性水熱生物炭對Cd(II)的去除率是改性前的8倍，準二級動力學模型能夠很好地擬合改性水熱生物炭對 Cd(II)的吸附動力學結果，說明改性水熱生物炭對Cd(II)的吸附過程是由化學吸附速率控制的；改性水熱生物炭對Cd(II)的吸附熱力學結果比較符合Langmuir模型，