黑碳对离子型污染物的吸附行为研究

作     者：郑珍芝 

作者单位：浙江工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：盛光遥;邱宇平

授予年度：2010年

学科分类：081704[工学-应用化学] 07[理学] 070304[理学-物理化学(含∶化学物理)] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 0703[理学-化学] 

主      题：黑碳(BC) 离子型污染物 吸附 染料 金属离子 

摘      要：本文以水稻秸秆燃烧残渣为原料制备黑碳（BC）,用比表面积–孔结构测定仪、Zeta电位仪、傅里叶变换红外光谱仪等表征其结构特征,用Boehm滴定法测定了其表面官能团含量。采用批量平衡法,研究了黑碳对水中离子型污染物（水溶性阴阳离子染料和重金属离子）的吸附性能并探讨了吸附机理,为黑碳处理净化相关污水提供理论依据。 本文首先采用了自制黑碳（BC）和市售活性炭（AC）对阴离子染料活性艳兰KN-R和阳离子染料罗丹明B（RB）进行对比吸附研究。BC和AC的等电点（pHPZC）分别为1.91和8.23,因此在pH值为3.0和6.5的溶液条件下,BC表面将带负电荷而活性炭表面带正电荷。BC对RB的吸附效果好于活性炭,而活性炭对活性艳兰的吸附效果比黑碳好。根据吸附实验结果和FTIR光谱分析,推测染料吸附机理为p-p色散力作用、静电作用、氢键作用。 黑碳对水中重金属离子具有很强的吸附能力,吸附量是活性炭的3倍之多,与两者的表面特性差异相一致。硝酸改性能增加黑碳表面的酸性官能团,金属阳离子Zn（II）、Cd（II）、Cr（III）吸附量随着表面酸性官能团的增加而增加,而金属阴离子Cr（VI）则刚好相反,推测黑碳对金属离子的吸附机制主要为静电作用。 Zn（II）、Cd（II）在黑碳与活性炭上竞争吸附时吸附量均下降,Zn（II）竞争吸附能力比Cd（II）强。Zn（II）和Cd（II）的有效离子半径差异与软硬酸碱理论可解释这一现象。