zncl2活化法制备甘蔗渣生物质吸附剂吸附性能研究

《zncl2活化法制备甘蔗渣生物质吸附剂吸附性能研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、ZnC12活化法制备甘蔗渣生物质吸附剂吸附性能研究摘要：为实验使用氯化锌活化碳化甘蔗渣制备生物质吸附剂，吸附浓度为30mg/LCu2+废水。采用正交实验探讨了活化剂ZnC12的浓度、活化浸渍时间以及活化剂对甘蔗渣生物质的固液比对制备生物吸附剂的影响。结果显示：当ZnC12浓度为25%，固液比为1:25，浸渍时间为36h时，最佳吸附率为97.3%。生物质吸附剂具有甘蔗渣的纤维形貌结构和乱层石墨结构状态，其中含有丰富的孔隙，吸附孔径宽度为2.75nm，Langmuir比表面积为193.7m2/g,单孔吸附总量为0.09cm3/go关键词：氯化锌；甘蔗渣；活性炭；吸

2、附中图分类号：X712文献标识码:A文章编号:16749944(2016)120056031引百基于有机生物质的吸附剂被称为生物质吸附剂，普遍的认为是一种大量存在于自然界、工业副产物、废弃材料或农作物的经济有效的吸附剂［1］。开发生物质能源对温室气体减排，保障国家能源安全具有重要作用，对生态环境具有保护作用，有利于促进农村建设［2］。生物质吸附材料具有无毒、可生物降解、不破坏生态环境等优点，拥有良好的应用前景［3］。甘蔗渣是甘蔗制糖的主要副产品，是一种潜在的生物质资源。据测算，我国每年有约700多万t的甘蔗渣没有进行再利用［4］，一般废弃于田野或焚烧处理，这不

3、仅占用土地，而且对空气造成严重污染。利用甘蔗渣制备废水生物质吸附剂既处理了农业废弃物，又能产生良好的环境效益与经济效益，是甘蔗渣废物利用的有效途径［5〜7］。一般而言，ZnC12可与甘蔗渣反应而开创出丰富的孔结构，同时还能改变甘蔗渣生物质吸附剂表面官能团的类型和数量，因此本研究将采用ZnC12活化法制备甘蔗渣生物质吸附剂，并研究其吸附性能。2材料与方法2.1原料、试剂与仪器原料：广西灵山县陆屋镇欧亚糖厂甘蔗渣。主要仪器：CJJ78-1型磁力加热搅拌器，722型可见分光光度计，KSW型马弗炉，TENSOR27红外光谱仪，S-4800型冷场发射扫描电镜，SHY-2

4、A型双功能水浴振荡器，3H-2000BET-M型全自动氮吸附比表面测试仪。药品：氯化锌、CuS04•5H20、CuC12•2H20、双环己酮草酰二腙、氯化铵、NH3•H20、无水乙醇。2.2实验方法2.2.1甘蔗渣制备生物质吸附剂采用正交实验的方法，以固液比、活化剂浓度、浸渍时间3个参数为考察因素制定实验方案，实验流程见图1。2.2.2吸附剂吸附Cu(II)本研究以含Cu(II)废水作为吸附质考察甘蔗渣生物质吸附剂的吸附性能。室温下利用水浴振荡器进行吸附实验，结束后过滤，用lcm比色皿，以双乙醛草酰二腙为显色剂，在540nm波长处采用分光光度法测定滤液中剩余C

5、u(II)浓度［8］，铜离子含量最低一组即为正交实验最佳组合实验组。3结果与分析3.1制备方案优选采用正交实验确定生物质吸附剂优化制备方案，实验因素及水平见表1，实验组合及结果见表2。最佳实验效果为A3B3C2组，即活化剂浓度为25%，液比为1:25，活化时间为36h。极差分析结果表明各个因素影响效果由大到小的顺序为固液比、活化剂浓度和活化时间。根据实验结果，ZnC12溶液的体积和浓度较大(A3、B3)时可促进甘蔗渣比表面积的扩大，使结构中的H、0结合生成H20脱出，促进纤维素热解过程的进行［9〜13］。需给予适当的浸渍时间使得甘蔗渣脱水并增加比表面积，浸渍时

6、间过短不能迗到目的，浸渍时间过长则失去意义。3.2形貌表征通过SEM照片观察生物吸附剂的形貌。2显示约有半数的生物质吸附剂保留了甘蔗渣的纤维形貌结构，另有约半数吸附剂呈现相互搭接的乱层石墨结构状态，孔隙大小各不相同。纤维状生物吸附剂由于一维长度方向尺寸占优势，故形成的孔隙较大，平均约为10Pm;3显示相互搭接的乱层石墨结构微粒各维度方向尺寸相当，故孔隙较小，平均孔隙尺寸约在100nm以下。生物吸附剂颗粒间富含微米级孔隙与纳米级孔隙，具有良好的吸附潜能。3.3红外光谱分析4为甘蔗渣生物吸附剂的红外光谱谱图。在波数3500cm-1附近的波峰主要是0-H键的伸缩运动

7、是由表面氢氧基和化学吸附导致的。在波数2600cm-1附近波峰归属于非对称的C-H键或对称的C-H键，代表甲基和亚甲基。在波数1500〜1700cm-1附近波峰代表00键振动的吸收峰。1425cm-1,1370cm-1的吸收峰主要是由芳香环的OH振动引起的。波数1000〜1250cm-1附近的吸收峰主要是C-0键的伸缩振动。活化后的生物质吸附材料表面官能团丰富，使得生物质吸附材料的极性、亲水性、催化性能、表面电荷和骨架电子密度发生改变，增加了对水中污染物的吸附效果［14〜16］。3.4吸附-脱附曲线与孔径5为甘蔗渣生物吸附剂的吸附-脱附曲线。此吸附-脱附曲线属

8、于IV型吸附等温线，表明制备的甘蔗渣生