邹意义,袁怡,沈涛,周扬.FeCl3改性污泥生物炭对水中吡虫啉的吸附性能研究[J].环境科学学报,2021,41(9):3478-3486
FeCl3改性污泥生物炭对水中吡虫啉的吸附性能研究
- Study on the adsorptive performance of imidacloprid from aqueous solution by FeCl3 modified biochar derived from sludge
- 基金项目：国家自然科学基金重点项目（No.51938010）；国家研发计划项目（No.2016YFC0401103）；苏州市分离净化材料与技术重点实验室项目（No.SZS201512）；城市生活污水资源化利用技术国家地方联合工程实验室（苏州科技大学）开放基金课题（No.2018KF01）
- 邹意义
- 1. 苏州科技大学环境科学与工程学院, 苏州 215009;2. 江苏省水处理技术与材料协同创新中心, 苏州 215009;3. 城市生活污水资源化利用技术国家地方联合工程实验室, 苏州 215009
- 袁怡
- 1. 苏州科技大学环境科学与工程学院, 苏州 215009;2. 江苏省水处理技术与材料协同创新中心, 苏州 215009;3. 城市生活污水资源化利用技术国家地方联合工程实验室, 苏州 215009
- 沈涛
- 1. 苏州科技大学环境科学与工程学院, 苏州 215009;2. 江苏省水处理技术与材料协同创新中心, 苏州 215009;3. 城市生活污水资源化利用技术国家地方联合工程实验室, 苏州 215009
- 周扬
- 1. 苏州科技大学环境科学与工程学院, 苏州 215009;2. 江苏省水处理技术与材料协同创新中心, 苏州 215009;3. 城市生活污水资源化利用技术国家地方联合工程实验室, 苏州 215009
- 摘要：以脱水污泥为原料，制备污泥生物炭（SBC）和FeCl3改性污泥生物炭（Fe-SBC）处理低浓度吡虫啉（IMI）废水（浓度为10 mg·L-1），考察SBC和Fe-SBC对IMI的吸附性能及影响因素，并探究其吸附机理.采用SEM、XRD、FTIR、BET及元素分析等探得污泥生物炭FeCl3改性成功.Fe-SBC对IMI的最大吸附量为4.915 mg·g-1，是SBC的1.97倍，表现出更好的IMI吸附性能.pH和离子强度的变化对Fe-SBC的吸附性能影响较小，最大波动幅度分别为4.4%和7.8%.两种生物炭对IMI的吸附均符合准二级动力学模型，Freundlich模型可以更好地描述其等温吸附曲线.热力学研究表明，SBC吸附IMI是非自发吸附，而Fe-SBC是自发吸附.Fe-SBC对IMI的吸附机理包括静电作用力、氢键作用力及π-π键相互作用力.多次热解再生后的Fe-SBC对IMI的去除率仍可达93.088%.
- Abstract：Sludge biochar (SBC) and FeCl3 modified sludge biochar (Fe-SBC) were prepared by dewatered sludge to treat imidacloprid (IMI) containing wastewater (concentration 10mg·L-1). the adsorption performance, influencing factors and adsorption mechanism of SBC and Fe-SBC on IMI were investigated. With SEM, XRD, FTIR, BET and elemental analysis, sludge biochar was found to be successfully modified by FeCl3. Fe-SBC shows a better IMI adsorption performance with a maximum adsorption capacity of 4.915 mg·g-1 for IMI, 1.97 times higher than that of SBC. The varies of pH and ionic strength had little effect on the adsorption performance of Fe-SBC, with maximum fluctuations of 4.4% and 7.8%, respectively. Adsorption of IMI by SBC and Fe-SBC are both in accordance with quasi-second-order kinetic model. Freundlich model has a better description of the adsorption of IMI onto SBC and Fe-SBC. Thermodynamic calculations indicate that the adsorption of IMI onto SBC is a non-spontaneous process, while that onto Fe-SBC is a spontaneous one. The adsorption mechanism of Fe-SBC to absorb IMI includes electrostatic force, hydrogen bond force and π-π bond interaction force. After multiple pyrolysis regenerations, Fe-SBC can maintain IMI removal ratio of 93.088%.
