响应曲面法优化KOH改性污泥生物炭的制备及其强化去除Pb(n)的研究

摘要：

采用响应曲面法优化了 KOH改性污泥生物炭(SB-KOH)的制备条件,研究了各因素之间对生物炭吸附性能的交互影响,并且探讨了KOH强化生物炭吸附能力的机制.同时,研究了吸附时间、吸附温度及pH对SB-KOH吸附Pb(Ⅱ)的影响,探讨其吸附机理.结果表明:KOH浸渍浓度是最显著因素,较高浸渍浓度有利于提高SB-KOH的吸附性能;增加KOH浸渍浓度和升高热解温度可以协同提高SB-KOH的吸附性能;最佳制备条件为2.5 mol·L-1的KOH浸渍浓度、7 h的浸渍时间、631℃的热解温度和44 min的热解时间.KOH改性后的污泥生物炭表面粗糙,比表面积增大,微孔数量增加,SB-KOH的比表面积为141.22m2·g-1,是原污泥生物炭(SB,5.93 m2·g-1)的24倍,改性后的生物炭碱性提高、K元素含量增加.SB-KOH吸附Pb(Ⅱ)是以化学吸附为主的多分子层混合吸附,膜扩散是主要的速率控制步骤,增加溶液pH、提高温度可促进吸附.吸附机制涉及矿物沉淀(Qmp)、离子交换(Qie)、含氧官能团的络合(Qoc)和金属π键结合(Qmπ),不同吸附机理的贡献顺序为:Qmp(143.5 mg·g-1)＞Qie(39.67 mg·g-1)＞Qoc(8.56mg·g-1)＞Qmπ(1.65mg·g-1),KOH改性强化了生物炭对Pb(Ⅱ)的矿物沉淀和离子交换吸附量.本研究丰富了 KOH改性污泥生物炭的制备理论,阐明了 SB-KOH吸附Pb(Ⅱ)吸附机理及其影响的主要机制.

关键词：曲面优化、污泥生物炭、KOH改性、Pb(Ⅱ)、吸附机制

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分类号：X703(一般性问题)

资助基金：广东高校省级重点平台;重大科研项目;广东省教育厅重点科研平台和科研项目;肇庆市科技创新指导类项目;广东高校省级重点科研平台和科研项目

在线出版日期：2022-09-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共14页

页码：194-207