印染废水处理中吸附是一种很好的处理方式，但是吸附材料的选择是一个难点。市面上常用的吸附多以传统炭质类材料活性炭为主，通过对市场的探索和实际应用相结合发现一种较好的材料改性生物炭。科学界对于改性生物炭的研究持续多年，其作为新型材料在市面上应用还不算广泛。
印染废水是纺织工业产生的污染较为严重的废水, 具有色度深、有机污染物含量高、成分复杂等特点。染料生产种类多, 并朝着抗光解、抗氧化、抗生物氧化的方向发展, 使得传统处理效果不理想。吸附是处理废水染料较常用的方法之一。生物炭作为一种新型炭质类材料, 不仅具有传统炭质类材料的吸附特点, 且原材料易获得、制备方法简单、成本低廉, 因此近年来成为吸附材料的热门研究对象。
阳离子和阴离子染料作为合成染料中为数较多的品种, 在印染生产中被广泛应用。与吸附无机化合物相比, 传统生物炭吸附阳离子和阴离子染料的效果不甚理想。这可能与2种染料溶于水后不仅表现出阳离子或阴离子特点, 而且还具有有机化合物特点有关。研究发现, 通过控制生物炭制备温度、生物炭基质或者强酸、强碱浸渍可以改变生物炭的结构。在诸多生物炭改性方法中, 酸、碱改性方法简单易操作被广泛应用, 常用的改性剂包括H2SO4、H3PO4、HNO3、NaOH和NH3·H2O等。不同的改性剂对生物炭结构表征的改变差异较大, 这对生物炭吸附目标物可能会产生不同影响。
HNO3改性生物炭通过改变生物炭的结构表征, 影响了其对水体中阳离子和阴离子染料的吸附机制。HN4CS含有丰富的含氧官能团, HN8CS表面以醇、酚的-OH为主;HNO3改性增加了生物炭的中孔体积, 但比表面积、微孔体积和pH均减少。
结合HNO3改性生物炭的结构表征可以发现, HNO3改性生物炭控制水体中阳离子和阴离子染料的吸附机制不同:分子间氢键、离子交换和静电作用的共同作用是HNO3改性生物炭对阳离子染料的吸附机制, 其中表面含氧官能团与阳离子染料发生的离子交换起主导作用;π-π色散力作用和静电作用控制了HNO3改性生物炭对阴离子染料的吸附机制。同时, HNO3改性生物炭处理水体中阳离子染料比处理水体中阴离子染料表现出更好的循环利用潜力。
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