论文总字数：20968字

摘 要

以生物污泥固体和甘蔗渣为原料，制成生物质炭，并使用NaOH和HCl为改性剂，制得改性生物污泥炭，并研究未改性和改性后的炭对亚甲基蓝、甲基橙和刚果红的吸附吸附等温线和吸附动力学。研究结果显示，生物污泥和甘蔗渣制成的两种生物质炭对亚甲基蓝、甲基橙和刚果红三种染料的吸附效果均不同，吸附效果从高到低顺依次为：刚果红gt;亚甲基蓝gt;甲基橙；生物污泥炭、甘蔗渣炭、酸改性生物污泥炭和碱改性生物污泥炭吸附亚甲基蓝、甲基橙与刚果红染料，均在720min左右达到平衡，且吸附亚甲基蓝的最大吸附量分别为6.04mg/g、5.22mg/g、47.59mg/g、39.4mg/g,对甲基橙的最大吸附量分别为4.82mg/g、2.52mg/g、45.51mg/g、29.29mg/g，对刚果红的最大吸附量分别为57.31mg/g、56.44mg/g、103.91mg/g、77.18mg/g。Langmuir吸附等温方程能更好地描述这几种生物质炭对三种染料的吸附；且吸附过程符合拟二级动力学模型。

关键词：生物质炭 有机物 吸附

Removal of organic compounds in water using biochar

Abstract

Two biochars were prepared using biological sludge and bagasse. And the biochar from biological sludge was activated by NaOH and HCl solution. Then the three char were used to adsorb methylene blue, methyl Orange, and Congo red from water. Adsorption efficiency as the function of initial concentration of the three dyes and reaction time was investigated. Results show that the adsorption amount of three dyes on the unactivated chars followed the order of Congo red gt; methylene blue gt; methyl Orange. Adsorption of methylene blue, methyl Orange and Congo red are balanced at around 720min. The maximum adsorption amount of methylene blue on the four chars (Biochar1, Biochar2, Acid activated-Biochar1, Base activated--Biochar1) were 6.04mg/g, 5.22mg/g, 50.86mg/g, and 40.78mg/g, respectively. The maximum adsorption amount of methyl Orange on the four chars (Biochar1, Biochar2, Acid activated-Biochar1, Base activated--Biochar1) were 4.82mg/g, 2.52mg/g, 47.23mg/g, and 31.31mg/g, respectively. The maximum adsorption amount of Congo red on the four chars (Biochar1, Biochar2, Acid activated-Biochar1, Base activated--Biochar1) were 57.31mg/g, 56.44mg/g, 103.91mg/g, and 77.18mg/g, respectively. The adsorption isotherm of the three dyes can be well described by Langmuir equation. And the adsorption kinetics can be well described by second-order kinetics model.

Key Words: biomass charcoal; organism; adsorption

目 录

生物质炭对水中有机物的去除研究 I

摘 要 I

Removal of organic compounds in water using biochar II

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1选题背景与目的 1

1.1.1水中有机污染物的现状及来源 1

1.1.1我国印染废水污染现状 1

1. 2有机染料处理方法 3

1.2.1物理处理法 3

1.2.2化学处理法 4

1.2.3生化法 4

1.3生物质炭的活化方法 5

1.3.1物理活化法 5

1.3.2化学活化法 5

1.4研究的意义 6

第二章 实验材料和方法 8

2.1试剂和仪器 8

2.2实验方法 9

2.2.1制备生物质炭 9

2.2.2生物质炭的改性 9

2.2.3生物质炭对亚甲基蓝的吸附实验 10

2.2.4标准曲线的测定 10

第三章 结果与讨论 12

3.1生物质炭对亚甲基蓝的吸附 12

3.1.1亚甲基蓝吸附等温曲线 12

3.1.2亚甲基蓝吸附动力学 15

3.2生物质炭对甲基橙的吸附 17

3.2.1甲基橙吸附等温线 17

3.2.2甲基橙吸附动力学 20

3.3生物质炭对刚果红的吸附 22

3.3.1刚果红吸附等温线 22

3.3.2刚果红吸附动力学 25

第四章 结论与建议 28

4.1研究结论 28

4.2研究建议 28

参考文献 29

致谢 32

第一章 绪论

1.1选题背景与目的

1.1.1水中有机污染物的现状及来源

水中有机污染物可分为两类：一类是人工合成有机物，有农药、商业用的合成物以及一些工业废弃物；另一类是天然有机物，包括微生物分泌物、腐殖质、动物的废弃物和溶解的植物组织。随着工业发展，人工合成有机物越来越多，现多达10万种以上，且以每年2000种的速度递增。人工有机污染物在生产、运输、使用过程中进入环境。天然有机物主要是动植物在自然循环过程中腐烂分解产生的大分子有机物，其中腐殖质在地面水源中含量最高，是水体色度的主要组成成分；非腐殖质部分是天然有机物的主要生物降解物，有较低的芳香度和较强的亲水性，由蛋白质、氨基酸、亲水酸等组成，是消毒副产物前体的一部分。水中有机物的来源主要有生活污染、农业污染、工业污染，生活污染源主要是城市生活中使用的各种洗涤剂和污水、垃圾、粪便等，多为无毒有机类，生活污水含磷、氮、硫、治病细菌多。农业污染源包括农药、化肥、牲畜粪便等。工业废水是的重要污染源，有量大、成分复杂、毒性大、难处理、不宜净化、面积广等特点。另外生长在水体中的生物群体产生的有机物和水体底泥释放的有机物，虽然在总有机物中占很小，但是对于富营养化的水体，如水库、湖泊，则是不可忽略的因素。中国是世界上的水土流失最快国家之一，每年外表土流失约50亿吨，三分之二以上的琥珀受到不同程度的富营养化危害，导致藻类及其他生物繁殖异常，造成水体溶解氧和透明度的变化，从而使水质恶化。

1.1.1我国印染废水污染现状

有机染料是水体重要的有机污染物之一。我国属于世界上纺织印染第一大国，而纺织印染废水是工业废水排放大户，其中印染废水量约占总废水量的10%，每年有6亿~7亿吨印染废水排入水中^[1] 。印染废水具有碱性强、色泽深、可生化性差、有机物含量高、水质复杂并且水质水量变化大^[2]，随着染料工业的发展与印染加工技术的不断进步，提高了染料结构的稳定性，且污染物的生物降解性能差，用传统的生物法处理^[3,4]难度大。因此，处理印染废水一直受到人们广泛的关注并且成为环境工程领域中较为活跃的研究课题。

印染加工工序中预处理、染色、印花以及整理4 个工序都会排出大量废水。其中，预处理阶段（包含烧毛、煮炼、漂白、退浆、丝光等工序）分别排出煮炼废水、退浆废水、漂白废水以及丝光废水, 染色阶段则排出染色废水, 印花阶段排出的废水是印花废水与皂洗废水,整理阶段排出整理废水, 详见表1-1^[5] 。印染废水作为以上工艺废水的混合物, 其中含有染料（染色过程中使用的10 % ～20 %染料被排入废水中）、浆料、油剂、酸碱、助剂、纤维杂质以及无机盐等 ^[5,6]。

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