農(nóng)作物殘?bào)w制備的生物質(zhì)炭對水中亞甲基藍(lán)的吸附作用

徐仁扣，趙安珍，肖雙成，等

目的：印染行業(yè)排放的廢水中含有染料等污染物，處理不當(dāng)會污染水環(huán)境。亞甲基藍(lán)是水溶性染料的代表性化合物，是一種廣泛使用的陽離子染料。另一方面，農(nóng)作物秸稈等農(nóng)業(yè)廢棄物數(shù)量大、處置困難，露天焚燒加重大氣污染。為研發(fā)廉價、高效的印染廢水凈化技術(shù)，研究了由農(nóng)業(yè)廢棄物制備的生物質(zhì)炭對亞甲基藍(lán)的吸附作用，結(jié)果可為通過吸附方法去除印染廢水中的亞甲基藍(lán)提供技術(shù)支持。方法：稻草、稻殼、大豆秸稈和花生秸稈在 350℃下厭氧加熱制備生物質(zhì)炭，測定了生物質(zhì)炭的 pH、比表面積、陽離子交換量（CEC）和zeta電位和表面官能團(tuán)數(shù)量。用批平衡實(shí)驗(yàn)研究了生物質(zhì)炭對亞甲基藍(lán)的吸附等溫線和溶液pH對吸附容量的影響，用柱淋溶實(shí)驗(yàn)研究了生物質(zhì)炭對溶液中亞甲基藍(lán)的去除效果。結(jié)果：結(jié)果表明，生物質(zhì)炭表面含豐富的含氧官能團(tuán)、CEC較高，除稻殼炭外，其他3種生物質(zhì)炭均呈堿性。生物質(zhì)炭對亞甲基藍(lán)有很高的吸附容量，但不同生物質(zhì)炭之間存在較大差異，4種生物質(zhì)炭吸附亞甲基藍(lán)的大小順序?yàn)椋旱静萏浚敬蠖菇斩捥浚净ㄉ斩捥浚镜練ぬ?，這一順序與生物質(zhì)炭的比表面積和CEC大小基本一致，說明生物質(zhì)炭表面負(fù)電荷越多、比表面積越大，越有利于亞甲基藍(lán)的吸附。進(jìn)一步研究表明，在 pH4.0～8.5范圍內(nèi)亞甲基藍(lán)的吸附量基本不隨 pH的改變而變化，而隨介質(zhì)離子強(qiáng)度的增加而增加，且亞甲基藍(lán)吸附導(dǎo)致生物質(zhì)炭的 Zeta電位向正值方向位移，這些結(jié)果說明亞甲基藍(lán)與生物質(zhì)炭表面發(fā)生了專性相互作用。等溫?cái)M合結(jié)果表明，亞甲基藍(lán)的吸附符合Langmuir等溫線，擬合的相關(guān)系數(shù)（R2）在0.989～0.949之間，擬合效果較好，可以用Langmuir方程描述生物質(zhì)炭對亞甲基藍(lán)的吸附，擬合獲得的亞甲基藍(lán)的最大吸附量Qm在 89.3～196.1 mmol×kg－1之間，稻草炭的Qm最大，稻殼炭Qm的最小，前者是后者的2.2倍。擬合獲得的與吸附強(qiáng)度有關(guān)的K值的大小順序?yàn)椋旱静萏浚净ㄉ斩捥浚敬蠖菇斩捥浚镜練ぬ?，說明亞甲基藍(lán)在稻草炭表面不僅吸附量最高，其吸附強(qiáng)度也最大，而稻殼炭正好相反。淋溶實(shí)驗(yàn)表明，156 g稻殼炭可以將30 L含0.3 mmol×L－1亞甲基藍(lán)的水中的該染料幾乎全部除去，累積吸附量達(dá)57.7 mmol×kg－1。結(jié)論：由農(nóng)業(yè)廢棄物經(jīng)厭氧熱解制備的生物質(zhì)炭對亞甲基藍(lán)有很高的吸附容量，可有效去除水體中亞甲基藍(lán)等陽離子染料。4種生物質(zhì)炭吸附亞甲基藍(lán)的大小順序?yàn)椋旱静萏浚敬蠖菇斩捥浚净ㄉ斩捥浚镜練ぬ?，稻草炭的去除亞甲基藍(lán)的效果最好。亞甲基藍(lán)在生物質(zhì)炭表面主要發(fā)生專性吸附，可以用 Langmuir方程描述生物質(zhì)炭對亞甲基藍(lán)的等溫吸附行為。其他：生物質(zhì)炭為生物質(zhì)燃料，吸附染料后的生物質(zhì)炭可以通過焚燒進(jìn)行進(jìn)一步處置，不產(chǎn)生二次污染。本研究也為農(nóng)作物秸稈等農(nóng)業(yè)廢棄物的處置提供新途徑。

來源出版物：環(huán)境科學(xué), 2012, 33(1): 142-146

入選年份：2015