文档摘要：针对酸性矿山废水(AcidMineDrainage,AMD)中Cu2+和Pb2+含量过高,生物质炭渣吸附能力有限等问题,以工业固体废弃物生物质炭渣为原材料,采用高锰酸钾和硫酸亚铁对生物质炭渣进行磁改性,制备生物质炭渣负载MnFe2O4的复合磁性材料(BC-MF),并将BC-MF作为去除酸性矿山废水环境中Cu2+和Pb2+的吸附剂.基于单因素试验方法,探究pH值、温度、初始质量浓度、吸附时间、共存金属离子等因素对BC-MF吸附Cu2+和Pb2+性能的影响,并将吸附动力学、吸附热力学、吸附等温线与扫描电子显微镜(ScanningElectronMicroscopy,SEM)、X射线衍射(X-rayDiffraction,XRD)、傅里叶变换红外光谱(FourierTransformInfraredSpectroscopy,FT-IR)、磁滞回线测试(VibratingSampleMagnetometer,VSM)、Zeta电位(Zetapotential)等表征方法结合,研究MnFe2O4磁改性生物质炭渣吸附Cu2+、Pb2+的机理.结果显示,改性后的BC-MF对Cu2+和Pb2+的去除率均提升20百分点以上,且吸附饱和质量比分别为18.04mg/g和24.98mg/g.表征结果显示:MnFe2O4磁性颗粒成功负载到BC-MF上,并使之具有磁性;BC-MF对Cu2+和Pb2+吸附过程均符合Langmuir等温吸附方程和准二级动力学模型,吸附过程是为化学吸附为主的单层均相吸附;热力学结果表明该吸附过程属于自发进行的熵增过程.
Abstract：Inthisstudy,acompositemagneticmaterial(BC-MF)ofbiomasscharcoalslagloadedwithMnFe2O4waspreparedfromindustrialsolidwaste-biomasscharcoalslagasrawmaterialbyusingpotassiumpermanganateandferroussulfatetomagneticallymodifythebiomasscharcoalslag,whichwasaimedtobeusedasanadsorbentforenhancingtheremovalrateofCu2+andPb2+fromAMDontheonehand,andontheotherhand,itcouldachievetheresourcefulnessoflargeamountofbiomasscharcoalslag,whichisahugequantityofindustrialsolidwasteproducedbybiomasscogenerationpowerplants.TheeffectsofpH,temperature,initialconcentration,adsorptiontime,andco-existingmetalionsontheperformanceofBC-MFforadsorptionofCu2+andPb2+wereinvestigatedbasedontheone-factorexperimentalmethod.TheadsorptionmechanismsofCu2+andPb2+onMnFe2O4magneticallymodifiedbiocharresiduewasinvestigatedbyadsorptionkinetics,adsorptionthermodynamics,adsorptionisotherms,andcharacterizationmethodssuchasSEM,XRD,FT-IR,ZetaandVSM.TheresultsshowthattheadsorptionofCu2+andPb2+byBC-MFincreasesbymorethan20％withadsorptioncapacitiesof18.04mg/gand24.98mg/g,respectively,followingtheLangmuirisothermaladsorptionequationandthequasi-secondarykineticmodel.Theadsorptionprocessisamonolayerhomogeneousadsorptiondominatedbychemisorption.Thethermodynamicresultsshowthattheadsorptionprocessisaspontaneousentropy-increasingprocess.RepeatabilityexperimentsshowthattheadsorptionofCu2+andPb2+byBC-MFstillmaintainsacertainadsorptioneffectafterfiverepetitiveapplicationtests,andthereisalmostnodissolutionofheavymetalionsotherthanCu2+andPb2+duringthecyclicadsorptionprocess,indicatingthattheBC-MFcompositemagneticmaterialhasacertainrecyclingandreusevalue.CharacterizationtechniquesshowthattheMnFe2O4magneticparticlesaresuccessfullyloadedontoBC-MF,whichgivesitamagneticallydevelopedporestructure,abundantadsorptionsites,activeparticipationofsomeactivegroupsintheadsorptionreaction,etc.TheadsorptionmechanismsofBC-MFonCu2+andPb2+mainlyincludeelectrostaticattraction,ionexchange,andsurfacecomplexation.Inconclusion,thisstudyprovidesafeasiblewayfortheresourceutilizationofindustrialsolidwaste-biomassresiduetoachievetheremovalofCu2+andPb2+fromAMD.
作者：狄军贞 袁博夫 阮浈 姜洋洋 高梦晴 李茹霜Author：DIJunzhen YUANBofu RUANZhen JIANGYangyang GAOMengqing LIRushuang
作者单位：辽宁工程技术大学土木工程学院,辽宁阜新123000
刊名：安全与环境学报 ISTICPKU
Journal：JournalofSafetyandEnvironment
年，卷(期)：2024, 24(6)
分类号：X703
关键词：环境工程学 磁性 生物质炭 酸性矿山废水 重金属 吸附
Keywords：environmentalengineering magnetism biomasscharcoal acidminedrainage heavymetals adsorption
机标分类号：TP309TQ424.21X703
在线出版日期：2024年7月4日
基金项目：国家自然科学基金，国家自然科学基金，辽宁省兴辽英才青年拔尖人才计划支持项目磁改性生物质炭渣对酸性矿山废水中Cu2+、Pb2+的吸附研究[
期刊论文] 安全与环境学报--2024, 24(6)狄军贞 袁博夫 阮浈 姜洋洋 高梦晴 李茹霜针对酸性矿山废水(AcidMineDrainage,AMD)中Cu2+和Pb2+含量过高,生物质炭渣吸附能力有限等问题,以工业固体废弃物生物质炭渣为原材料,采用高锰酸钾和硫酸亚铁对生物质炭渣进行磁改性,制备生物质炭渣负载MnFe2O4的复合...参考文献和引证文献
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关键词：环境工程学,磁性,生物质炭,酸性矿山废水,重金属,吸附,
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