基于油茶果壳的络合生物质对水中氨氮的吸附特性及机制

传统生物质去除废水中氨氮效果差,常需将其改性生成生物炭或活性炭等作为吸附剂来提高吸附性能。油茶果壳(Camellia oleifera shell,COS)是一种富含单宁酸的天然生物质,将其表面改性后可作为去除水中污染物的较好吸附材料。本研究以油茶果壳为生物质原料,制备络合生物质材料(Fe/COS),通过吸附实验,考察Fe/COS对氨氮的吸附特性,并采用SEM、XRD、FT-IR、BET分析Fe/COS的组成和结构,探讨材料对水中氨氮的吸附机制。研究结果表明,在pH=7~9时,材料表现出对水中氨氮的优异去除效果。吸附动力学结果表明:Fe/COS对氨氮的吸附符合拟二级动力学模型(R^(2)>0.99),即该过程以化学吸附为主。吸附等温线拟合结果符合Langmuir模型(R^(2)>0.99),即材料对氨氮吸附为单层吸附,且在290 K条件下,饱和吸附量可达19.18 mg•g^(−1)。水中常见的共存离子在较高浓度下对氨氮吸附无明显影响,表明Fe/COS对水中氨氮有较好的吸附选择性。Fe/COS吸附氨氮的机制主要为配位、静电引力和离子交换3种作用。综上,本文采用Fe^(3+)与油茶果壳表面的单宁酸进行络合制备生物质基吸附剂,此吸附剂对水中氨氮具有较好的吸附效果。本研究能够为油茶果壳废弃生物质应用于水中氨氮污染去除提供基础理论依据。