PDF《热解温度对花生壳生物质炭吸附去除水中 4-硝基酚的影响》

第35 卷第7期农业工程学报Vol.

35 No.7

224 2019 年4月Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Apr.

2019 热解温度对花生壳生物质炭吸附去除水中 4-硝基酚的影响 高秀红

1 ,刘子明

2 ,滕洪辉

1 ,杨春维

1 ,汤茜1,李 瑶1(1. 吉林省高校环境材料与污染控制重点实验室,吉林师范大学,四平 136000;

2. 吉林工程职业学院,四平 136001) 摘要:为提升农业废弃物的资源化再利用价值,以花生壳为原料,在不同热解温度(

400、

500、600 ℃)下限氧制备 花生壳生物质炭(BC

400、BC

500、BC600) ,考察其对水中 4-硝基酚的吸附效果.生物质炭表面灰分通过酸洗法去除, 采用批量吸附试验的方法分析生物质炭对 PNP 吸附特性的影响,并结合元素分析、扫描电镜及红外光谱图方法,探讨热 解温度对生物质炭吸附水中 PNP 特性的影响.结果表明,生物质炭总产量随温度升高而降低,其含碳量随温度升高逐渐 增加;

生物质炭中含氧官能团随温度的升高而减少,芳香性增强,有利于对有机物的吸附.吸附等温线符合 Freundlich 模型,线性拟合很好,R2 在0.954~0.991 之间;

对比伪二级动力学模型、Elovich 模型、颗粒内扩散模型可知,吸附过程 与伪二级吸附动力学模 型拟 合效果最佳,R2 在0.981~ 0.999 之间, 平衡吸附量随 热解温度升高而增大 , BC600>

BC500>

BC400,BC600 的吸附容量为 34.48 mg/g,是BC400 的2.25 倍.以NaOH 为解吸剂,当NaOH 质量浓度 为1.0 mg/L 时对 4-硝基酚的解吸效率最高,为68.21%,可见生物质炭的再生利用具有一定的可行性.因此,高温制备的 花生壳生物质炭可作为去除 4-硝基酚的良好功能材料. 关键词:吸附;

温度;

花生壳;

生物质炭;

4-硝基酚 doi:10.11975/j.issn.1002-6819.2019.07.028 中图分类号:X703 文献标志码:A 文章编号:1002-6819(2019)-07-0224-07 高秀红,刘子明,滕洪辉,杨春维,汤茜,李瑶. 热解温度对花生壳生物质炭吸附去除水中 4-硝基酚的影响[J]. 农 业工程学报,2019,35(7):224-230. doi:10.11975/j.issn.1002-6819.2019.07.028 http://www.tcsae.org Gao Xiuhong, Liu Ziming, Teng Honghui, Yang Chunwei, Tang Qian, Li Yao. Adsorption-remove effect of p-nitrophenol in water by peanut shell biochar at different pyrolysis temperatures[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2019, 35(7): 224-230. (in Chinese with English abstract) doi:10.11975/j.issn.1002-6819.2019.07.028 http://www.tcsae.org

0 引言? ? 生物质炭是由木材或其他农林废弃物在低氧或是限 氧条件下经高温热解制得的,其含碳量和孔隙度都很高, 比表面积大,表现出良好的吸附性能,加之制备过程简 单、材料来源广泛.因此生物质炭在土壤修复、污水和 废气治理等方面受到广泛关注.花生是中国种植面积仅 次于油菜的重要油料作物[1] .花生耐旱性较强,广泛种植 于干旱、半干旱地区,中国花生的种植面积位居世界第 二,总产量第一.因此花生壳是一种产量较大的农业废 弃物,年均产量 1.8*106 t[2] ,多数没有得到有效利用, 除少量被用作动物饲料外,大部分被焚烧或是直接丢弃, 即浪费资源,又污染环境.因此,开发花生壳的综合利 用价值受到广泛关注. 研究表明花生壳生物质炭在

800 ℃经KOH 活化后在 pH 值为

6 时对亚甲基蓝的吸附量最大[3] ,吸附动力学符 合伪二级动力学模型;