磷和腐殖酸对生物炭去除水中crvi影响的研究

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1、重庆大学硕士学位论文磷和腐殖酸对生物炭去除水中Cr(VI)的影响研究姓名：田秀美申请学位级别：硕士专业：环境工程指导教师：丁文川20120530重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要在我国城市污水处理过程中会产生大量的富磷污泥，而目前国内对于富磷污泥的资源化处置还没有经济有效的措施。本试验用污泥生物炭作吸附剂处理水中Cr(VI)，研究污泥磷含量和体系中腐殖酸对生物炭吸附性能的影响，为富磷污泥的处置提供新思路，同时为探讨天然水体中Cr(VI)的迁移去除行为及重金属离子、颗粒物、有机质的相互作用提供依据。另外，通过傅立叶红外光谱、X．

2、一射线衍射光谱、X-一射线光电子能谱分析了生物炭去除水中Cr(VI)的影响机理。得到了以下主要结论：①磷含量对污泥生物炭吸附Cr(VI)有显著影响，生物炭中磷含量升高，会缩短生物炭吸附Cr(VI)的平衡时间，生物炭吸附过程符合准二级动力学模型。随着pH的增加，去除量逐渐减小。同时，Cr(VI)还原成Cr(III)的量也逐渐减少。随着Cr(VI)初始浓度的增加，PIO、P20、P30和P604种吸附剂对Cr的去除量均呈增长趋势。②FTIR和XRD分析表明，富磷污泥生物炭对Cr(VI)的去除与吸附体系中的H+和生物炭表面的_oH

3、、C=O、O—H和C—OH等基团有关，且Cr在生物炭表面形成了Cr203，CrP04，Crs(P3010)3，KxCr02和Cr(P03)3晶体。由此推断磷影响生物炭去除Cr(VI)的机制可能是：磷促进了Cr(VI)在生物炭表面的还原，以及还原后的Cr(III)在生物炭表面与磷形成了晶体沉淀；同时磷酸盐的增加，改变了生物炭表面的化学基团、孔隙结构从而影响了生物炭的吸附性能；另外磷酸盐的增加会影响生物炭的酸碱性从而导致吸附体系中质子浓度发生变化，进而影响Cr(VI)的吸附和还原。③腐殖酸能显著促进生物炭对Cr(VI)的吸附，大

4、幅提高吸附量以及缩短吸附平衡时间，生物炭吸附过程符合准二级动力学模型。在溶液初始pH4．0，生物炭浓度209·L一，Cr(VI)初始浓度在50--一800mg·L。1范围下，Langmuir模型比Freundlich模型更好地描述等温吸附行为。加入腐殖酸(20mg·LJ)后拟合得到的理论饱和吸附量达10．10mg·g～，较未加入腐殖酸的吸附量5．56mg·g-1提高近1倍。在pH2．0"--8．0范围内，吸附量随溶液初始pH值升高而减小。腐殖酸浓度上升，生物炭吸附能力进一步提高。④红外光谱显示，生物炭表面的羟基、羧基、酯基、

5、芳香环上C_H和环状结构上的C=C等化学活性官能团与Cr(VI)的吸附有关。结合XPS分析结果，推断腐殖酸共存促进生物炭吸附的机制是：腐殖酸提高了Cr(VI)在生物炭表面聚集浓度，有利于生物炭对Cr(VI)的直接吸附和还原，而腐殖酸本身具有的吸附能力增重庆大学硕士学位论文中文摘要加了对溶液中Cr(VI)矛ICr(III)的去除。关键词：生物炭，六价铬，腐殖酸，富磷污泥，吸附重庆大学硕士学位论文一墓塞塑至．———_—_—_———●——，_———●———_—●—_———_-—_———————————_———_———————●—-

6、—_——-———————一——ABSTRACTPhosphoricsludgewillbegeneratedabundantlybythewastewatertreatmentplantsintheprocessofsewagetreatment．However,nowthedispositionandutilizationofthephosphOrUSsludgeisnotaileffectiveandeconomicalmeasures．Sludgebiocharasasorbentstreatedhexavalentc

7、hromiuminthisexperiment．Theinfluenceofphosphoruscontentandhumicacidsonadsorptionperformancewasstudied．Thenewideas，ofresourceutilizationofthephosphorussludgewasprovided．Atthesametime，abasisonCr(vi、)migrationremovalbehaviorinthenaturalwaterandheavymetalions，particula

8、temabelorganicmatterinteractionswasprovided．Inaddition，theinfluencemechanismremovalCr(VI)wasanalysisedbyFT-IR，X—raydiffractionspectraandX—rayphot