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1、分类号密级玉米秸秆炭材料的制备及其重金属吸附性能研究研究生姓名：张维莉指导教师姓名、职称：汤建新教授学科专业：生物医学工程研究方向：功能材料湖南工业大学二零一八年三月二十八日摘要玉米秸秆是一种产量丰足的农业废弃物，它不仅可以用来发电、作为肥料，也可以作为新型炭材料前驱体用作电池电极、传感器。催化剂以及重金属污染修复剂。本文利用热重分析仪考查了不同炭化温度、不同升温速率下玉米秸秆的热失重行为；利用红外光谱、扫描电镜以及氮吸附法表征其结构形貌变化，研究了玉米秸秆炭化动力学。并利用修饰后的玉米秸秆炭作为主要的重金属离子吸附剂，研究了不同条件下对重金属离
2、子的吸附行为。论文主要结论如下：（1）炭化温度和升温速率是影响玉米秸秆炭结构的重要因素。炭化温度越高、升温速率越快其比表面积越大，但玉米秸秆炭骨架结构损伤越严重。综合扫描电镜分析、红外分析以及动力学分析结果，-1得出玉米秸秆优化炭化条件为：升温速率为15K·min，炭化温度为873K。2+2+（2）玉米秸秆炭对重金属Cd与Pb具有较好的吸附能力，对2+Cr(VI)的吸附能力相对较弱。吸附动力学分析结果表明，在对Cd与2+Pb的吸附过程中，化学吸附与物理吸附作用共存，但化学吸附发挥主导作用；而吸附Cr(VI)的过程中，则是物理吸附起主导作用。（3）
3、课题组培育的一种革兰氏阴性菌GLD对重金属离子具有吸附作用，负载GLD的玉米秸秆炭对重金属离子具有协同吸附效应，2+2+同时可促进玉米秸秆炭与重金属溶液的分离。其对重金属Cd与Pb具有较好的吸附能力，但对Cr(VI)的吸附能力依然较弱。（4）铁氧化物或SDBS（十二烷基苯磺酸钠）修饰后的复合玉2+2+米秸秆炭对重金属Cd与Pb和Cr(VI)均具有较好的吸附作用。铁氧化物修饰后，其吸附能力随铁氧化物的增加而提高。同时SDBS与铁氧化物修饰后，玉米秸秆炭吸附重金属的时间显著缩短，在0.5h以内。随着时间的延长，重金属离子会发生部分脱附直至平衡。动力学
4、研究结果表明，在吸附过程中，化学吸附占主导作用。关键词：玉米秸秆，炭，重金属，吸附IABSTRACTCornstalkisanabundantagriculturewasteonearth,whichcanbeusedasascompositematerialsindifferentfieldsincludingelectrode,sensor,catalysis,remediationofheavymetalpollution.Inthisstudy,pyrolysiskineticsofcornstalkwasinvestigatedatdi
5、fferenttemperatureanddifferentheatingrate.ThesampleswerecharacterizedbyТGA,BET,SEMandFTIR.Andthenthecarbonderivedfromcornstalkwasusedasanadsorbentofheavymetals.Theadsorptionbehaviorsoftheadsorbentsareinvestigated,themainconclusionsareasfollows:(1)Thepyrolysistemperatureandthe
6、heatingratearetheimportantfactorsaffectingthecornstalkcharcoal.Thehigherthetemperatureandthequickertheheatingrate,thehigherspecificsurfaceareaisusuallyachieved.However,themoreseriousthestructureisdestroyed,too.AccordingtotheanalysisofSEM,FTIRandkinetics,thepreferred-1heatingr
7、ateis15K·min,andthepyrolysistemperatureis873K.2+2+(2)CornstalkcharcoalcanadsorbCdandPbwell,anditsadsorptioncapacityofCr(VI)isnotsogood.Inthecaseofthe2+2+adsorptionofCdandPb,theanalysisofadsorptionkineticsindicatesthattheadsorptioncapacityisdeterminedmainlybythechemisorptionwh
8、ichisaccompaniedbyphysicaladsorption.IntermsoftheadsorptionofCr(VI),
