水处理技术

北大核心,CA,JST,CSCD扩展版,WJCI

国内刊号:33-1127/P

国际刊号:1000-3770

水处理技术杂志2025年第4期:响应面法优化制备松果壳-污泥生物炭及对亚甲基蓝的吸附性能研究

发布日期:

作者:孟多, 褚书平, 邵维, 刘炜

单位:辽宁工业大学土木建筑工程学院,辽宁 锦州 121000

关键词:污泥生物炭,亚甲基蓝,响应面法,吸附,吸附动力学

基金:国家自然科学基金面上项目(52070091); 辽宁省自然科学基金面上项目(2022-MS-038); 辽宁省教育厅面上项目(JYTMS20230864)

为实现对水体中亚甲基蓝的绿色高效去除,采用Box-Behnken响应面法优化制备松果壳-污泥生物炭材料,考察热解温度、松果壳添加量及热解时间等三个因素对松果壳-污泥生物炭吸附性能的交互影响,确定最佳制备工艺条件,利用元素分析仪、BET、FTIR等手段表征分析污泥生物炭的组成成分、孔结构特性及官能团类型等,并探究污泥-松果壳生物炭对亚甲基蓝吸附性能的影响作用因素和吸附机理。结果表明热解温度是影响松果壳-污泥生物炭吸附性能的最显著因素,松果壳-污泥生物炭最佳制备工艺条件为800 ℃热解温度、20wt%松果壳添加量及4 h热解时间;添加松果壳后,生物炭极性增大,比表面积、总孔容及平均孔径也随之增大,有利于吸附能力的提高。实验确定最佳吸附条件为溶液初始pH=9,亚甲基蓝初始浓度20 mg/L,松果壳-污泥生物炭投加量为60 mg,反应时间120 min,此时亚甲基蓝的吸附去除率为96.85%。松果壳-污泥生物炭对亚甲基蓝的吸附过程符合准二级动力学模型,吸附速率的限制步骤是化学吸附,颗粒内扩散和膜扩散共同控制亚甲基蓝的吸附速率。Langmuir和Temkin等温吸附模型能较好地描述亚甲基蓝在松果壳-污泥生物炭上的吸附过程,主要为单分子层吸附,还具有静电引力作用。

来源:2025年第4期

《水处理技术》期刊编辑部

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