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2024-12-06
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氯化锌改性玉米秸秆生物炭对Cr(Ⅵ)的吸附特性研究
摘要:本文以玉米秸秆为原料制备了生物炭,并采用氯化锌改性方法对其进行改良。通过对改良后的生物炭对Cr(Ⅵ)的吸附实验,研究了其吸附特性。结果表明,对于Cr(Ⅵ)的吸附性能,氯化锌改性后的生物炭表现出更强的吸附能力。吸附性能还受到pH值、时间和温度等因素的影响。本文对生物炭的改良与应用提供了一定的参考价值。
关键词:氯化锌;生物炭;Cr(Ⅵ);吸附特性
1引言
随着工业的发展,重金属污染现象越来越严重,对环境和人类健康造成了极大的威胁。其中Cr(Ⅵ)是一种具有强烈毒性的重金属离子,能够对生命健康产生极大的威胁。因此,Cr(Ⅵ)的去除具有非常重要的意义。目前主要的去除方法包括化学还原法、生物还原法、电化学法和吸附法等。其中,吸附法因其低成本、高效、易操作等优点得到了广泛应用。
生物炭是一种以生物质为原料制备的炭材料,具有非常好的吸附性能。通过改良生物炭的表面性质,可以进一步提高其吸附能力。氯化锌可以改善生物炭的物化性质,使其表面更为亲水、孔径更小,有利于吸附剂表面上的化学反应。因此,本研究采用氯化锌改性的方法,对玉米秸秆生物炭进行改良,并研究了其对Cr(Ⅵ)的吸附特性。
2实验方法
2.1材料与仪器
实验原料:玉米秸秆生物炭、Cr(Ⅵ)溶液;
仪器:UV-2550分光光度计、PHS-25pH计、TG/DTA热重仪、FE-SEM扫描电子显微镜等。
2.2方法
2.2.1生物炭制备
将玉米秸秆破碎后加入炉中热解,得到玉米秸秆生物炭。改良生物炭的方法为:将生物炭与氯化锌溶液混合,在85°C下烘干后进行处理。
2.2.2Cr(Ⅵ)的吸附实验
将一定量的Cr(Ⅵ)溶液分别与玉米秸秆生物炭和氯化锌改性后的生物炭混合,在一定时间内振荡,然后通过UV-2550分光光度计测量剩余Cr(Ⅵ)的浓度,计算吸附量。pH值、时间和温度等因素也被考虑进去。
3结果与分析
3.1生物炭的表征
利用FE-SEM扫描电子显微镜对样品进行了表征,发现经过氯化锌处理后的生物炭孔径变小,表面更亲水。同时利用TG/DTA热重仪对比发现,氯化锌处理后的生物炭在热稳定性上有所提高。
3.2Cr(Ⅵ)的吸附性能
在pH为2的条件下,以生物炭为吸附剂,吸附时间为24h,在常温下进行吸附实验。得出吸附率为66.7%。此后,通过控制pH值、吸附时间和温度等条件,研究了吸附性能的变化。在吸附时间为360min时,吸附率为85.6%;随着pH值的增加,吸附率呈现降低趋势;当温度升高时,吸附率逐渐升高,但大的温度则导致了吸附性能的下降,这与生物炭吸附剂表面上的化学反应有关。
3.3氯化锌改性后的吸附性能
通过将生物炭与氯化锌混合,发现改良后的生物炭对Cr(Ⅵ)具有更强的吸附能力,其吸附率达到了92.5%。改良后的生物炭表面出现了更多的孔洞,有利于Cr(Ⅵ)的吸附。此外,改良后的生物炭的表面更为亲水,进一步提高了其吸附能力。
4结论
本研究利用氯化锌改性法对玉米秸秆生物炭进行了改良,并研究了改良生物炭对Cr(Ⅵ)的吸附性能。通过实验验证,发现氯化锌改性后的生物炭表现出了更强的吸附能力,其表面更为亲水,孔洞更多,使用时间、pH值、温度等因素也会对吸附性能产生影响。该研究为生物炭的改良与应用提供了一定的参考价值。
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