印染廢水處理中吸附是一種很好的處理方式，但是吸附材料的選擇是一個難點。市面上常用的吸附多以傳統(tǒng)炭質(zhì)類材料活性炭為主，通過對市場的探索和實際應(yīng)用相結(jié)合發(fā)現(xiàn)一種較好的材料改性生物炭?？茖W(xué)界對于改性生物炭的研究持續(xù)多年，其作為新型材料在市面上應(yīng)用還不算廣泛。

印染廢水是紡織工業(yè)產(chǎn)生的污染較為嚴(yán)重的廢水, 具有色度深、有機污染物含量高、成分復(fù)雜等特點。染料生產(chǎn)種類多, 并朝著抗光解、抗氧化、抗生物氧化的方向發(fā)展, 使得傳統(tǒng)處理效果不理想。吸附是處理廢水染料較常用的方法之一。生物炭作為一種新型炭質(zhì)類材料, 不僅具有傳統(tǒng)炭質(zhì)類材料的吸附特點, 且原材料易獲得、制備方法簡單、成本低廉, 因此近年來成為吸附材料的熱門研究對象。

陽離子和陰離子染料作為合成染料中為數(shù)較多的品種, 在印染生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用。與吸附無機化合物相比, 傳統(tǒng)生物炭吸附陽離子和陰離子染料的效果不甚理想。這可能與2種染料溶于水后不僅表現(xiàn)出陽離子或陰離子特點, 而且還具有有機化合物特點有關(guān)。研究發(fā)現(xiàn), 通過控制生物炭制備溫度、生物炭基質(zhì)或者強酸、強堿浸漬可以改變生物炭的結(jié)構(gòu)。在諸多生物炭改性方法中, 酸、堿改性方法簡單易操作被廣泛應(yīng)用, 常用的改性劑包括H₂SO4、H₃PO₄、HNO₃、NaOH和NH₃·H₂O等。不同的改性劑對生物炭結(jié)構(gòu)表征的改變差異較大, 這對生物炭吸附目標(biāo)物可能會產(chǎn)生不同影響。

HNO₃改性生物炭通過改變生物炭的結(jié)構(gòu)表征, 影響了其對水體中陽離子和陰離子染料的吸附機制。HN4CS含有豐富的含氧官能團, HN8CS表面以醇、酚的-OH為主;HNO3改性增加了生物炭的中孔體積, 但比表面積、微孔體積和pH均減少。

結(jié)合HNO3改性生物炭的結(jié)構(gòu)表征可以發(fā)現(xiàn), HNO3改性生物炭控制水體中陽離子和陰離子染料的吸附機制不同:分子間氫鍵、離子交換和靜電作用的共同作用是HNO3改性生物炭對陽離子染料的吸附機制, 其中表面含氧官能團與陽離子染料發(fā)生的離子交換起主導(dǎo)作用;π-π色散力作用和靜電作用控制了HNO3改性生物炭對陰離子染料的吸附機制。同時, HNO3改性生物炭處理水體中陽離子染料比處理水體中陰離子染料表現(xiàn)出更好的循環(huán)利用潛力。

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