PDF《硅藻土/玉米秸秆木质陶瓷制备及其对废水中四环素吸附动力学》

第35 卷第3期农业工程学报Vol.

35 No.3

204 2019 年2月Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering Feb.

2019 硅藻土/玉米秸秆木质陶瓷制备及其对废水中四环素吸附动力学 高如琴 1,2 ,刘迪1,谷一鸣

1 ,朱德宝

1 ,李国亭 1,2 (1. 华北水利水电大学 环境与市政工程学院,郑州 450046;

2. 河南省水环境模拟与治理重点实验室,郑州 450046) 摘要:为资源化利用农业废弃物,探求玉米秸秆的高效综合利用.以玉米秸秆和酚醛树脂为主要原料,通过硅藻土改 性,制备了硅藻土/玉米秸秆木质陶瓷.结合 SEM、XRD、FI-TR、压汞法现代测试手段对样品的结构及性能进行了表征. 以四环素为目标污染物,研究了样品对四环素的吸附等温线和吸附动力学.结果表明:经硅藻土改性的木质陶瓷内部含 有大量孔洞,以非晶质为主,含有少量石英晶相和结晶石墨.木质陶瓷的孔径范围主要在

1 000~3

800 nm,孔隙率约为 48.6%,比表面积达到 7.83 m2 /g.由相关系数 R2 可知,Langmiur 等温吸附模型比 Frendlich 模型更好地描述了木质陶瓷对 四环素(0.999>

0.975)的吸附过程;

pH 值为

3、

5、

7、9 条件下,以木质陶瓷对初始浓度为

5 mg/L 的四环素溶液进行吸 附.动力学模型拟合结果表明,准二级动力学模型参数 R2 >

0.98,能够更好地拟合材料对四环素的吸附过程.该研究实现 了废弃材料的深度利用和对四环素废水的有效处理,为玉米秸秆的利用提供了新的途径. 关键词:秸秆;

抗生素;

动力学参数;

木质陶瓷;

硅藻土;

四环素;

动力学模型 doi:10.11975/j.issn.1002-6819.2019.03.026 中图分类号:TB332;

X712 文献标志码:A 文章编号:1002-6819(2019)-03-0204-07 高如琴,刘迪,谷一鸣,朱德宝,李国亭. 硅藻土/玉米秸秆木质陶瓷制备及其对废水中四环素吸附动力学[J]. 农业 工程学报,2019,35(3):204-210. doi:10.11975/j.issn.1002-6819.2019.03.026 http://www.tcsae.org Gao Ruqin, Liu Di, Gu Yiming, Zhu Debao, Li Guoting. Preparation of diatomite/corn straw woodceramics and its adsorption kinetics for tetracycline in wastewater[J]. Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering (Transactions of the CSAE), 2019, 35(3):

204 - 210. (in Chinese with English abstract) doi : 10.11975/j.issn.1002-6819.2019.03.026 http://www.tcsae.org

0 引言? 木质陶瓷(woodceramics,WCMs)是由树脂经高温 煅烧(真空)形成的玻璃碳增强木质来源的无定形碳组 成的碳?碳复合材料[1-4] . 近年来, 木质陶瓷以其原料来源 广、成本低、用途广而受到了人们的关注[5-9] .但木质陶 瓷力学性能欠佳、抗压强度偏低等因素制约了其在诸多 方面的应用.改性木质陶瓷,拓宽其应用领域已成为研 究热点.Xie 等[10] 通过在木质陶瓷内添加镁合金,制备 了高机械性能、高阻尼的三维网状结构的 WCMs/ZK60A 复合材料.吴文涛等[11] 以甘蔗渣、麦秸以及凹凸棒石为 原料,以酚醛树脂为黏结剂,采用混合后热压再烧结的 工艺制备凹凸棒石改性甘蔗渣/麦秸木质陶瓷,制备出了 各温度点下的木质陶瓷材料.胡丽华等[12] 以汉麻秆芯碳 化后的碳粉为原料,分别采用注浆和干压成型工艺制备 素坯,通过反应烧结制备出碳化硅木质陶瓷. 玉米秸秆作为农业废弃物,可用做肥料、饲料、能源、秸秆生物炭还田或填埋等方式进行处理,但综合利 用效率较低,高附加值产品较少.硅藻土是由海洋或湖 泊中的硅藻残骸经地质作用而形成的一种非金属矿,其 来源广泛,价格低廉,具有独特的硅藻壳体结构[13-16] . 收稿日期:2018-09-18 修订日期:2018-12-21 基金项目:国家自然科学基金资助项目(51378205)和河南省科技攻关项目 (182102311080)联合资助 作者简介:高如琴,副教授,博士,主要从事固体废弃物资源化利用研究. Email:gaoruqin@ncwu.edu.cn 四环素类抗生素是以丙四苯为基本骨架的一类广谱抗生 素,主要应用于细菌、立克次氏体、衣原体及支原体等 所致的感染.蓄牧养殖和水产养殖用抗生素已达到