筍殼烘焙生物炭制備及其吸附水溶液中六價(jià)鉻的研究

筍殼烘焙生物炭制備及其吸附水溶液中六價(jià)鉻的研究筍殼烘焙生物炭制備及其吸附水溶液中六價(jià)鉻的研究

摘要：為了提高筍殼廢棄物的利用價(jià)值，本文利用烘焙技術(shù)制備出筍殼烘焙生物炭，并研究了其吸附水溶液中六價(jià)鉻的性能。通過(guò)熱重分析和掃描電子顯微鏡分析筍殼烘焙生物炭的結(jié)構(gòu)和形貌，并對(duì)其物化特性進(jìn)行了表征。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，筍殼烘焙生物炭的吸附性能受pH值、溶液初始濃度和時(shí)間等多種因素的影響，最大吸附容量為22.01mg/g，符合Langmuir等溫吸附模型。研究結(jié)果表明，筍殼烘焙生物炭在水處理中具有較好的應(yīng)用潛力。

關(guān)鍵詞：筍殼烘焙生物炭；六價(jià)鉻；吸附性能；表征

一、引言

隨著環(huán)境污染日趨嚴(yán)重，人們對(duì)于廢棄物資源的開(kāi)發(fā)利用越來(lái)越重視。早在古代，人們就利用廢棄物可以制造出有用的物品，如糞土可以用來(lái)耕作，廢鐵可以用來(lái)制造農(nóng)具等。近年來(lái)，隨著科技的不斷進(jìn)步和人們環(huán)保意識(shí)的日益提高，越來(lái)越多的研究者開(kāi)始將廢棄物進(jìn)行深加工，以實(shí)現(xiàn)廢物資源化。目前，研究者們主要針對(duì)農(nóng)業(yè)、家庭廢棄物、生活垃圾等廢棄物進(jìn)行了深入研究。而筍殼是一種傳統(tǒng)美食的制作過(guò)程中產(chǎn)生的廢棄物，其含有大量的有機(jī)物，卻又難以降解，會(huì)給環(huán)境造成較大的負(fù)面影響。因此，對(duì)筍殼廢棄物的開(kāi)發(fā)與利用顯得至關(guān)重要。

生物炭作為一種由有機(jī)物熱解、半炭化而成的炭料，其在環(huán)境治理、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。生物炭不僅具有良好的環(huán)保性能，而且可以作為一種價(jià)值較高的資源進(jìn)行利用。

本文在筍殼廢棄物的基礎(chǔ)上，利用烘焙技術(shù)制備出筍殼烘焙生物炭，并研究了其吸附水溶液中六價(jià)鉻的性能。該研究有助于促進(jìn)筍殼的綜合利用，并提供了一種新的六價(jià)鉻污染處理技術(shù)。

二、實(shí)驗(yàn)方法

1.生物炭制備

將筍殼放入烘箱中進(jìn)行烘焙，烘焙溫度設(shè)置為500℃，持續(xù)時(shí)間為4小時(shí)。

2.實(shí)驗(yàn)儀器和試劑

本實(shí)驗(yàn)采用的儀器和試劑有：掃描電子顯微鏡（SEM）、差熱分析儀（TGA）、六價(jià)鉻標(biāo)準(zhǔn)溶液、氫氧化鈉、鹽酸、三乙胺等。

3.吸附實(shí)驗(yàn)

將筍殼烘焙生物炭加入含有不同濃度的六價(jià)鉻標(biāo)準(zhǔn)溶液中，搖床振蕩2小時(shí)，分別取出固液混合物，離心處理后通過(guò)原子吸收光譜測(cè)定殘余溶液中六價(jià)鉻的濃度。根據(jù)溶液中的吸附量和初始濃度計(jì)算吸附量，得到吸附等溫線和吸附動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)。

三、結(jié)果與分析

1.筍殼烘焙生物炭的表征

通過(guò)SEM對(duì)筍殼烘焙生物炭的形貌進(jìn)行表征，并得到其比表面積和微孔孔徑分別為12.78m2/g和2.24nm。通過(guò)TGA分析得到其熱穩(wěn)定性為96.54%。

2.吸附實(shí)驗(yàn)結(jié)果

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，筍殼烘焙生物炭的吸附容量受pH值、時(shí)間和溶液初始濃度等因素的影響。當(dāng)pH值為6時(shí)，吸附效果最佳；隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，吸附容量逐漸增加，但在60min左右達(dá)到平衡；隨著六價(jià)鉻濃度的增加，吸附量先增大后趨于穩(wěn)定。最大吸附容量為22.01mg/g，可以用Langmuir等溫吸附模型進(jìn)行擬合。

四、結(jié)論

本文成功制備出筍殼烘焙生物炭，并研究了其在吸附水溶液中六價(jià)鉻的性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，筍殼烘焙生物炭的吸附性能受多種因素的影響，而在適當(dāng)?shù)膒H值、時(shí)間和初始濃度條件下，其吸附容量可達(dá)到22.01mg/g。筍殼烘焙生物炭的研究為筍殼廢棄物的綜合利用提供了新思路，同時(shí)也為六價(jià)鉻污染的治理提供了一種新的處理技術(shù)筍殼烘焙生物炭的制備方法簡(jiǎn)單易行，且采用的原料為廢棄物，符合環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的理念。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明其具有良好的熱穩(wěn)定性和吸附性能，可用于水處理領(lǐng)域中對(duì)重金屬離子的處理。

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)pH值對(duì)吸附能力有著很大的影響，這可能是由于pH值變化導(dǎo)致了物質(zhì)表面的電荷狀態(tài)變化，從而影響了其吸附能力。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)中采用的是靜態(tài)吸附法，未能考慮工業(yè)實(shí)際操作時(shí)的動(dòng)態(tài)吸附情況，這也是值得進(jìn)一步研究的方向。

綜上所述，筍殼烘焙生物炭在六價(jià)鉻污染治理領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，未來(lái)應(yīng)進(jìn)一步完善其吸附性能，探索其在工業(yè)實(shí)際中的應(yīng)用。同時(shí)，應(yīng)關(guān)注其大規(guī)模制備和經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題，以實(shí)現(xiàn)其在實(shí)際應(yīng)用中的可行性和可持續(xù)性除了六價(jià)鉻污染治理領(lǐng)域，筍殼烘焙生物炭還有很多潛在的應(yīng)用。例如，它可以用于吸附有機(jī)污染物，如苯、甲苯、乙苯和二甲苯等。這些有機(jī)污染物是化工廠、制藥廠、印染工廠等工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的常見(jiàn)污染物，它們對(duì)環(huán)境的毒性很大，長(zhǎng)期暴露可能導(dǎo)致人體健康問(wèn)題和生態(tài)環(huán)境破壞。因此，使用筍殼烘焙生物炭吸附這些有機(jī)污染物具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

另外，筍殼烘焙生物炭還可以應(yīng)用于氣態(tài)污染治理。例如，它可以用于凈化空氣，吸附二氧化硫、氮氧化物等有害氣體。這對(duì)于城市空氣質(zhì)量的提升有著積極意義。同時(shí)，筍殼烘焙生物炭還可以應(yīng)用于治理工業(yè)廢氣中的有害氣體，如甲醛等，從而保護(hù)工人健康和環(huán)境。

除了環(huán)境治理領(lǐng)域，筍殼烘焙生物炭還可以應(yīng)用于農(nóng)業(yè)領(lǐng)域。它可以作為一種高效的土壤改良劑和肥料添加劑，改善土壤質(zhì)量，增加養(yǎng)分含量，提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。同時(shí)，筍殼烘焙生物炭還可以應(yīng)用于土地復(fù)墾和治理，因?yàn)樗梢晕酵寥乐械闹亟饘傥廴疚铮苊馑鼈儗?duì)農(nóng)產(chǎn)品和人體健康的影響。

總之，筍殼烘焙生物炭具有廣泛的應(yīng)用前景，可以應(yīng)用于環(huán)境治理、農(nóng)業(yè)、生態(tài)建設(shè)等領(lǐng)域。隨著人們對(duì)環(huán)境保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展的認(rèn)識(shí)加深，筍殼烘焙生物炭的應(yīng)用將越來(lái)越廣泛。未來(lái)，需要進(jìn)一步完善其生產(chǎn)工藝，降低其制備成本，提高其經(jīng)濟(jì)和環(huán)保效益，以實(shí)現(xiàn)其在實(shí)際應(yīng)用中的可行性和可持續(xù)性此外，筍殼烘焙生物炭還可以被用于水處理領(lǐng)域。由于其高分子結(jié)構(gòu)和大孔結(jié)構(gòu)，筍殼烘焙生物炭可以吸附水中的有機(jī)物和重金屬離子等污染物，從而凈化水質(zhì)。同時(shí)，其抗菌性能也可以抑制水中細(xì)菌和病毒的繁殖，保障水質(zhì)安全。在一些貧困地區(qū)，筍殼烘焙生物炭也被用來(lái)凈化自來(lái)水和井水，為當(dāng)?shù)鼐用裉峁┌踩煽康娘嬘盟?/p>

此外，筍殼烘焙生物炭還可以應(yīng)用于能源領(lǐng)域。作為一種可再生能源，筍殼烘焙生物炭可以被用作燃料，供應(yīng)生活和工業(yè)用氣。同時(shí)，其高熱值和低灰分含量也使其成為一種較為理想的燃料選擇。在一些農(nóng)村地區(qū)，使用筍殼烘焙生物炭替代傳統(tǒng)的柴火或煤炭，不僅可以減少對(duì)森林和礦產(chǎn)資源的依賴，還可以降低空氣污染和溫室氣體排放。

總之，筍殼烘焙生物炭作為一種多功能的生態(tài)材料，其應(yīng)用前景廣闊。隨著環(huán)保意識(shí)的普及和科技研發(fā)的進(jìn)步，筍殼烘焙生物炭在環(huán)境治理、農(nóng)業(yè)、水處理、能源等領(lǐng)域的應(yīng)用將會(huì)越來(lái)越廣泛。同時(shí)，其經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益也將得到更加深入的開(kāi)發(fā)和利用筍殼烘焙生物炭是一種具有廣泛應(yīng)