以造紙污泥為原料,在限氧條件下,通過控制熱解溫度(300,500和700℃),制備生物炭(SBC300、SBC500和SBC700),比較了3種生物炭的基本理化性質(zhì);以四環(huán)素(TC)為目標污染物,研究了造紙污泥生物炭(SBC)對TC的吸附特性及機理.結(jié)果表明,SBC對TC的吸附以化學吸附為主,吸附平衡時,SBC300對TC的去除率最低,為38.8%,SBC700的去除率最高,為54.1%;同時Langmuir模型能更好地描述此吸附過程,且最大吸附量依次為SBC700(63.8mg/g)>SBC500(50.6mg/g)>SBC300(40.0mg/g).熱力學分析表明,SBC對TC的吸附為自發(fā)且吸熱的過程.pH值影響TC的存在形態(tài)及SBC的表面帶電情況,對吸附過程有較大影響.通過吸附等溫線分解法定量描述了表面吸附作用及分配作用的貢獻率,結(jié)合FTIR分析,表明SBC對TC的吸附可能是分配作用、靜電作用、氫鍵作用、π-πEDA作用及離子交換作用等共同作用的結(jié)果.

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【部分圖文】：

圖1SBC對TC的吸附動力學擬合曲線(a)及顆粒內(nèi)擴散方程擬合曲線(b)

2.2吸附動力學由圖1(a)可知,在吸附反應進行的前2h,SBC對TC的吸附量隨時間的延長而增加,此后,曲線趨于平滑,達到吸附平衡.相對于硝酸改性的油菜生物炭以及小麥秸稈生物炭平衡時間24h和4h而言[19,20],SBC對TC的吸附速率較快,在實際應用中可降低廢水處理的時間成....

圖225℃時SBC對TC的吸附等溫線及擬合曲線

吸附等溫線是一定溫度條件下,吸附平衡時,吸附質(zhì)在吸附劑以及溶液中的濃度之間關系的曲線.由圖2可知,隨著TC濃度的增加,SBC的吸附量也相應增大,當濃度增大到一定水平時,吸附量趨于穩(wěn)定,說明適當提高TC的初始濃度能有效促進吸附.由表3可知,Langmuir方程的相關系數(shù)R2大于其它....

圖3溫度對平衡吸附系數(shù)的影響

用lnKL對1/T作圖(圖3),根據(jù)所得直線的截距和斜率計算?Sθ和?Hθ,再通過式(5)計算?Gθ.結(jié)果見表4.?Hθ為正值,說明此吸附過程吸熱;?Gθ均小于-20kJ/mol,說明該吸附過程自發(fā)進行且以化學吸附為主[21];?Sθ為正值,說明增溫使得吸附體系固液兩相界面的自....

圖4pH值對SBC吸附TC的影響

溶液pH值通過影響吸附劑的表面電荷以及吸附質(zhì)的存在形態(tài),進一步影響吸附過程.pH值對SBC吸附TC的影響如圖4所示.TC有3個離解平衡常數(shù),分別為pKa1=3.3,pKa2=7.68,pKa3=9.69[27],溶液pH值不同時,TC的存在形態(tài)及帶電性不同.pHpz....

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