《导电聚合物/纤维素纤维复合材料的制备及电动-吸附联合修复镉污染土壤实验》

技术简介：

伴随着城市化进程的快速发展,工业化进程也随之得到了显著推进,生活用水、农业土壤中重金属的输入有所增加,并通过食物链对人口带来潜在的健康风险。土壤中重金属元素通常不容易随水分迁移,也不能被微生物分解,而是积累于土壤之中,甚至有些还转化为毒性更强的化合物,这些化合物被植物吸收富集转化到植物体内,给人类造成潜在伤害。土壤重金属积累之初,不容易察觉与重视,是一种潜在危害,毒害作用一旦终究显现,很难彻底根除。所以,如何解决重金属污染问题,成了目前最为关键的一点。本文制备两种吸附材料并对其进行表征,探究吸附材料对镉污染废水的最佳吸附条件和吸附机理。采用电动-吸附联合修复方法对镉污染土壤进行修复实验,并对实验组的电流、pH、去除率等参数变化进行了分析讨论。主要得出以下结论:(1)通过对活性炭纤维进行改性,最终拟定采用氢氧化钠和高温煅烧两步复合改性的方法。通过表征分析发现,ACF-Na-HT依旧保持了活性炭纤维的纤维状,但表面变得更加光滑;改性前后均显现出石墨碳的特征衍射峰。探究了ACF-Na-HT对Cd(Ⅱ)的吸附性能,通过批量吸附实验,结果表明改性后的ACF-Na-HT对Cd(Ⅱ)去除率可达到98%,吸附量17.7mg/g,且吸附过程符合Langmuir等温吸附模型和准二级吸附动力学模型。(2)采用原位聚合法制备出植酸掺杂的聚苯胺并和活性炭纤维进行复合。通过对复合材料的表征分析发现,P-PANI/ACF的表面有着珊瑚状的聚苯胺块状物,有细密的聚苯胺覆盖在活性炭纤维上,并且成功掺杂了植酸基团。探究了P-PANI/ACF对Cd(Ⅱ)的吸附性能,通过批量吸附实验,结果表明改性后的P-PANI/ACF对Cd(Ⅱ)去除率可达到94.45%,吸附量34.00mg/g,且吸附过程符合Langmuir等温吸附模型和准二级吸附动力学模型。(3)采用电动-吸附联合修复技术对镉污染土壤进行修复,吸附剂选择ACF-Na-HT、P-PANI/ACF,拟定修复装置为正六边形多阳极装置,设置电动修复的电场强度为2V/cm,在阴极采用电解液循环添加0.1mol/L柠檬酸溶液,修复反应时长为120h。实验发现修复过程电流随着修复时间的延长表现出周期的波动,在阴极区域附近添加了P-PANI/ACF吸附剂的电流对比其它组更大,镉的去除率更高。阴极区周围加入吸附剂的实验组土壤pH值改变不大,且土壤中可交换态镉含量较高,土壤中Cd(Ⅱ)含量为60mg/kg的平均去除率达到76.94%。

研发人员：成悦