改性生物质炭对磷酸盐的吸附机理研究.pdf

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圈遴改性生物质炭对磷酸盐的吸附机理研究鬔华露露亡了匕引言牧嫌敕椒峁胩致安徽建筑大学环境与能源工程学院,安徽合肥;不战ㄖ笱Щ肪澄廴究刂朴敕掀镒试椿冒不帐≈氐闶笛槭遥不蘸戏磷是影响水体质量的重要指标因素之一,当水体中磷酸盐含量超过/保自斐伤甯挥Q窒⋯。目前,吸附法以其高效率、污染小等优势被广泛应用于水体除磷,其中生物质炭被作为吸附剂的最佳选择之一。生物质炭是指农作物、禽畜粪便、工业污泥等生物质残体在高温缺氧条件下热解制备的富碳固态产物,因其丰富的孔隙与巨大的比表面积等优势,常被作为低成本的高效材料施加于水体污染物的吸附中㈤。已有学者以原始生物质炭为吸附剂对水体磷酸盐的展开吸附性能研究,但吸附效果并不理想。将生物质炭进行改性处理,能在一定程度上提升其吸附效果,而负载金属离子是较为常见的改性方法之一㈨。前期结果表明,生物质炭表面的含氧官能团与金属离子结合后生成的金属氧化物与羟基氧化物,能够提高生物质炭对水体磷酸盐的吸附性能吲。基于此,本研究采用废弃油料作物大豆秸秆制备成生物质炭,并以铁基离子对其进行负载改性,来提高其对水体磷酸盐的吸附容量,以期为水体除磷提供理论支持。改性生物质炭的制备实验选用当地农田废弃的干燥的大豆秸秆,洗净风干后置于真空管式炉内高温热解℃匀焕淙春笕〕过可福俏N锤男陨镏侍H〔糠諨与疞的盐酸充分混合搅拌浸泡固液比,蒸馏水反复清洗后烘干备用。前期实验中已明确最佳改性条件,故以下简述改性过程:将上述酸洗后的生物质炭置于烧杯中,加入ǘ任。溶液对其进行负载改性,在恒温震荡器内震荡笕〕觯袅笏淳缓烘干备用,记吸附液的制备称取稍锖蟮牧姿岫饧溶于蒸馏水中,加入:蛩幔定容至容量瓶中,母液中的磷酸盐浓度为/菔笛樾枰O∈成不同浓度。测定方法磷酸盐含量采用钼酸铵分光光度法测定;生物质炭形貌表征与大小用扫描电子显微镜观察测定;,加入/腒。溶液各,常温震荡一定时间后取出,经四す撕螅⒓床舛ㄑ分惺余磷酸盐浓度,计算吸附量,分别用准一级、;隹二级动力学方程对实验结果进行拟合分析。.饺芤撼跏寂ǘ榷晕叫阅艿称量胄墓中,分别加入不同初始浓度的,。溶液各,常温震荡笕〕觯溆步骤同上。分别用、方程对实验结果进行拟合分析。吸附溶液对吸附’生台影响中,分别加入浓度为液,用分别调至不同,常温震荡笕〕觯溆嗖街柰稀作者简介:华露露,女,安徽蚌埠人,研究生就读于安徽建筑大学。研究方向:水处理理论与技术。.基金项目:国家自然科学基金项目嗪牛;安徽省高校省级自然科学研究项目嗪牛话不帐「咝J〖蹲匀豢蒲а芯项目嗪牛篕;校招进人才及博士启动基金项目嗪牛中图分类号:文献标识码:文章编号:/甤摘要:文章以废弃的油料作物大豆秸秆为原料,对生物质炭负载铁基离子改性,并分别以不同吸附时间、初始浓度与吸附溶液的值为变量,研究改性生物质炭对水体中磷酸盐的吸附机理。实验结果表明,改性后的大豆秸秆对磷的吸附更符合准二级动力学,方程对其吸附热力学行为拟合的效果更好。等手段进行表征结果表明,改性生物质炭表面庞肓姿岣胱咏新绾沉淀与离子交换等多过程的协同进行,是吸附过程的关键。关键词:生物质炭;铁;改性;吸附;磷/影响疞:。溶疞的和图镏侍扛男郧啊⒑驠计叫叫蝠雕:捌堪:怅—..
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了兰亲善≤关篙篙鬟蓉要:羹震等裂:济;辫簿:芥璧:渣:鐾崧生物质炭改性前后的表征生物质炭改性前、后的碚魅图尽>璅男灾蟮拇蠖菇崭生物质炭结构变化较为明显,未改性的大豆秸秆生物质炭较为平整光滑,呈疏松多孔的孔状结构,改性后的显有丰富的颗粒,均匀分布在碳材料的表面与孔隙中,推测是负载纬傻使其活性增加,而的引入能够带来更多的正电荷,通过静电吸附作用,更好地促进其与结合吲。生物质炭改性前、后图谱如图尽8男郧昂蟮纳颋质炭砻婀倌团种类较为相似。~~。“附近处的主要吸收峰,是由键和芳香环的伸缩振动引起浚桓性后的生物质炭在一左右处的狧谱带变宽,说明其表面基团分子间氢键作用力加强。此外,改性后的。浇蠪基团生成,生物质炭表面正电荷增加是提升磷酸盐吸附能力的关键之一。与生物质炭表面的含氧官能团相结合导致了一耐淝穸,其表面的正电荷弥补了生物质炭的负电性。改性后的生物质炭能够与磷酸根离子形成单核、多核的络合物,并通过化学键沉淀作用负载沉淀在生物质炭表面,此结论与前期吸附动力学罾吸附时间对吸附量的影响变化与拟合参数见图捅。从中可知,对磷酸盐的吸附速率随时间的增长逐渐降低,在内基本达到吸附平衡,在此时间段内,砻娲罅炕钚晕轿点对磷酸盐进行快速地初始吸附,之后吸附过程逐渐趋于平缓。;隹一级动力学方程往往用来描述前期的吸附过程,故吸附溶液对吸附性能的影响对于完整的吸附过程的拟合,存在一定的局限性挥杀可知,准二级动力学方程对椎奈蕉力学过程拟合度最高,且理论吸附与实际吸附量相差仅ィ结果表明,磷酸根与生物质炭表面活性点位的吸附过程主要受化学键控制吲,该拟合曲线能够完整描述除磷过程中的表面吸附、外部液膜扩散、颗粒内扩散等吸吸附热力学吸附初始浓度对吸附量的影响变化与等温拟合结果见图捅。从中可知,随着吸附溶液初始浓度的增加,粤姿嵫蔚奈搅砍士焖傧咝较好地拟合其吸附等温过程,其中模型的拟合相关性更高。模型描述了吸附过程是由单分子层、多分子层的化学吸附过程,当痭小于保粲谟呕菸,反应能够较为顺利的进行。此结果表明搅姿嵫蔚墓淌欠蔷的自发性吸附行为。吸附溶液对磷酸盐的吸附影响,如图尽4又锌芍#琾翟~时,粤姿嵫蔚奈搅克孀舙的增大而增大,在时达到最大值,之后随的增大而逐渐减小。当保現对磷酸盐的吸附量仅为最佳状态下的液环境处于中性保耸钡牧酸根主要以琍:虷:的形式存在浚子隖相结合进行吸附;当值持续上升至碱’牛,溶液中:的含量增多,过多的与其产生烈性竞争,生物质炭表面负电性增强,不利于吸附反应的进行,导致对磷的吸附急速下①经。男院蟮腇表面分布粗糙颗粒慕鹗粞趸铮捎肓姿根结合,形成稳定的化学沉淀,是其除磷的主要机制。②;隹二级动力学方程对磷酸盐的吸附过程拟合度更高,其吸附热力学用方程拟合更为适合,其吸附过程主要是受化学主导的多分子层吸附,当时,粤姿嵫蔚奈搅坑响显著。罕:升碚鹘峁恢隆鲁童粤姿嵫蔚奈蕉ρ咄吸附动力学参数表附行为㈣。粤姿嵫蔚奈降任虑咄吸附等温曲线参数增长。和方程均能图饺芤簆粤姿嵫蔚奈搅坑跋%。这是因为当溶降。参考文献易蔓,李婷婷,李海红,等/负载改性沼渣生物质炭对水中磷的吸附特性【环境科学.,:侣一孔丝纺生物质炭的特性及其应用的研究进展【可肪逞Пǎ图】縅:】莲兽已时里置,—血—占删蓝昏甲新浓度/吸附济】工”
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瓣】。簎琲鞪姥姑姥船船船逝逝逝妊船靶姑姑姑姑姑始始始鞋逝逝建建建始姑姑姑姥姥船船船逝逝船姑逝姑姑逝盛靶船船嵊种支座间距,分别为。通过计算在不同支座间距下,墩柱的受力情况以及上部结构的抗倾覆系数,从而选取较为有利的支座间距。下部结构采用桥梁博士姹竞软件进行计算,墩柱与系梁之问采用刚臂连接。上部结构恒载通过支座反力以集中力的形式作用在对应的支座位置,上部结构活载通过建立虚拟横梁,模拟活载横向布置,虚拟横梁与墩柱之间在支座对应位置采用主从约束连接,由于本文主要研究对象为墩柱,故计算模型未考虑承台和桩基部分。计算模型如图虚拟横梁未显示通过改变支座间距,计算得到了不同支座间距下,墩柱与系梁连接处墩柱弯矩、墩柱底截面弯矩、墩柱底截面最大轴力⑾盗鹤畲笳渚豈⑾盗鹤畲蟾和渚豈一约吧喜拷构抗倾覆系数炔问缦卤硭尽由上表可知,随着支座间距增大,墩柱与系梁最大弯矩先减小再增大,支座问距为时,墩柱与系梁最大弯矩均较小:随着支座间距增大,抗倾覆系数线性增大,但是墩柱最大轴力基本保持不变。综上,选择支座问距时,墩柱与系梁受力较为合理,故本项目标准段下部结构支座横向间距为墩柱配筋验算在上述模型的基础上,考虑墩柱纵横向水平力后计算得到的墩柱内力结果即可作为配筋验算设计值。桥梁下部结构所承受水平力主要包括摩阻力,制动力,温度力,混凝土收缩徐变引起的水平力,风荷载,曲线桥离心力以及纵横向地震力等。在上述水平力及上部结构传递下来的竖向力的共同作用下,墩柱受力模式为双向偏心受压构件。通过建模计算,本算例在荷载基本组合下,墩柱最大横桥向弯矩为·罩畲顺桥向弯矩为.,墩柱最大竖向轴力为。系梁最大弯矩,系梁最大竖向剪力为盗豪俗畲罄ξ8菁扑憬峁罩浣畈捎双层直径竖向主筋沿墩柱截面四周均匀布置,布置间距约;墩柱箍筋采用直径钢筋曜级或直径钢筋┩范,箍筋肢数为āO盗憾ッ嬷鹘畈捎萌阒本钢筋均匀布置,系梁底面主筋采用单层直径钢筋均匀布置,布置间距约盗汗拷畈捎弥本钢筋,箍筋肢数为ā随着桥梁建设的快速发展,桥梁景观要求越来越重要,并且随着城市现代化飞速发展,高架桥建设日趋常态化,桥梁设计工作者将面临各种样式的花瓶墩的设计计算。本文依托实际工程,从尺寸设计,支座问距选取及配筋验算等方面,对花瓶墩的构造设计提供了一些参考。删:蝠,菶一环境科学学报,,等丁文明,黄霞废水吸附法除磷的研究进展【环境污染治理技术与设备,辰觯琷米,口琏仅小习双茴,縵““,唐登勇,黄越,胥瑞晨,等改性芦苇生物质炭对水中低浓度磷的吸附特征】环境科学,,蕴齑停苁勒妫\%,等负载铁锰氧化物的玉米芯炭对~的吸附作用【瓹以及图罩扑隳P不同支座间距下参数表注表中数据均为标;隹值组合纯悸亲莺嵯蛩搅下计算数据,弯矩正负号仅代表方向。为参考文献】【交通标准化,—非藕杓仆ㄓ霉娣犯纸罨炷良霸应力混凝土桥涵设计规范】长’燃型:華】】——】等寺:癮‘。,癷。—:綣簂辖拥页。】【雕’,一現琑—猰籰:,琣,:珺琈—伞。。!畂。旧,,。⋯“:乙旧。!穇痚—癵。。。!“。一“,甕,,—