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》

0 ( ) t t C C V Q W ? ? ? (1) 式中 C0 为PNP 溶液的初始浓度, mg/L;

Ct 为吸附时间所 对应的 PNP 溶液的浓度,mg/L;

V 为PNP 溶液的体积, mL;

W 为花生壳生物质炭的质量,g. 本研究运用等温模型对吸附数据进行拟合处理, Freundlich 线性化公式为

1 ln ln ln e e F Q C K n ? ? (2) Langmuir 吸附等温线方程

1 e e e m m L C C Q Q Q K ? ? ? (3) 式中 Ce 为PNP 的平衡浓度,mg/L;

1/n 为吸附指数;

Qe 为吸附平衡时的吸附量,mg/g;

Qm 为最大吸附量,mg/g;

KF 和KL 分别为 Freundlich 和Langmuir 模型有关的平衡 常数. 1.4 吸附动力学试验方法 为了观察花生壳生物质炭吸附 PNP 溶液的动力学特 征,分别向质量浓度为

5、

10、

20、

30、40 mg/L 的PNP 溶液中投加热解温度为

600 ℃花生壳生物质炭进行吸 附,pH 值为中性的条件下,搅拌转速为

150 r/min 的条件 下进行吸附试验,每隔

20 min 进行取样,测定 PNP 溶液 的吸光度,观察花生壳生物质炭在不同吸附时间下对 PNP 吸附量的影响.记录该过程试验数据,观察 PNP 的 吸附动力学特征.伪二级吸附动力学(式(4)) 、Elovich 模型(式(5))和颗粒内扩散模型(式(6))计算公 式如下

2 2

1 1 t e e t t Q Q k Q ? ? (4) ln t Q a b t ? ? (5) 1/

2 t p Q k t c ? ? (6) 式中 Qe 为PNP 平衡吸附量,mg/g;

Qt 为t时刻的 PNP 的吸附量,mg/g;

k2 为伪二级动力学反应速率常数, g/(mg・min);

kp 为内扩散速率常数,mg/(kg・min1/2 ).a、 b、c 为常数. 1.5 PNP 的解吸试验方法 在恒温持续振荡条件下,0.06 g 花生壳生物质炭 BC600 预先平衡吸附

50 mL 20mg/L PNP,离心过滤, 用50 mL 不同质量浓度(0.25~1.5 mg/L)NaOH 在(150±10) r/min 恒温震荡

2 h,以选择 NaOH 的浓度. 解吸效率(DE)计算公式如下 DE 100% d d e C V m Q ? ? ? ? (7) 式中 Cd 为解吸出的 PNP 浓度,mg/L;

Vd 为解吸剂的体 积,L;

m 为预先吸附时所用吸附剂的质量,g.

2 结果与分析 2.1 花生壳生物质炭产量及元素组成分析 生物质炭热解制备过程按照升温速率不同可主要分 为慢速热解(BC500>

BC400, 这可能是由花生壳 的热解温度越高, 所制成的生物炭的比表面积越大,同 时芳香性程度增加所致[17] .高温热解制得的花生壳生 物质炭对 PNP 溶液的吸附能力强,继而可推广至生物 质经高温热解制备的炭吸附材料有利于有机酚类污染 物的去除. 注:Ce 为PNP 的平衡浓度;

Qe 为吸附平衡时的吸附量. Note: Ce is the equilibrium content of PNP, Qe is the equilibrium adsorption amount. 图3花生壳生物炭吸附 PNP 的吸附等温线 Fig.3 Different adsorption isotherm for PNP by biochars of peanut shells 表3花生壳生物炭吸附 PNP 的吸附等温参数 Table

3 Isotherm parameters of different isotherm equations for PNP adsorption by biochars of peanut shells Freundlich 模型 Freundlich model Langmuir 模型 Langmuir model 生物 质炭 Biochar KF/ (mg・g-1 ) 1/n R2 Qe/ (mg・g-1 ) KL/ (L・g-1 ) R2 BC400 2.479 0.227 0.954 4.587 0.113 0.883 BC500 2.784 0.299 0.991 9.174 0.082 0.930 BC600 4.133 0.169 0.981 9.709 0.035 0.870 注:KF 和KL 分别为 Freundlich 和Langmuir 模型有关的平衡常数;

1/n 为吸 附指数. Note: KF and KL are equilibrium constant of Freundlich and Langmuir model, respectively. 1/n is adsorption index. 2.4 吸附动力学分析 不同温度条件下制备的花生壳生物质炭对水中 PNP 的吸附过程变化趋势大致相同,均经历了快速吸附 (t80 min)3 个阶段[18] ,如图