生物炭混合水泥糊的性能,用于从雨水中去除Cu,Pb和Zn
Pamodithya Wijeyawardana1, Nadeeshani Nanayakkara2, David Law3
1School of Engineering, RMIT University Melbourne, Australia; Faculty of Engineering, University of Peradeniya, Sri Lanka.
生物炭可以在建筑材料中取代波特兰水泥,而不妨碍重金属 (Cu,Pb,Zn) 的去除. 这项研究发现,添加生物炭可以增强水泥的水分,但不会显著影响金属去除效率,尽管安全排放需要pH中和.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 环境工程 环境工程
- 地质化学 地质化学
背景情况:
- 波特兰水泥生产对环境产生了重大影响.
- 生物炭是一种可持续材料,正在被探索作为部分水泥替代品.
- 目前对生物碳水泥复合材料的研究主要集中在机械性能上,关于重金属去除的数据有限.
研究的目的:
- 研究生物炭类型,添加率和颗粒大小对水泥材料中铜 (Cu), (Pb) 和 (Zn) 的去除效率的影响.
- 评估接触时间对重金属去除和压力强度的影响.
- 了解重金属去除的机制及其与水泥水化产品的相互作用.
主要方法:
- 用不同的百分比,颗粒大小和生物炭类型制备了水泥材料.
- 测量了压力强度和重金属 (Cu,Pb,Zn) 去除效率.
- 使用X射线衍射 (XRD) 来分析水化产品的形成 (例如,酸水合物-Ca-Si-H).
- 吸附动力学是使用伪二阶模型建模的.
主要成果:
- 增加生物炭含量增强了OH-,CO32-和Ca-Si-H等水化产品的形成.
- 重金属去除效率 (Cu,Pb,Zn) 没有受到生物炭类型,添加率或颗粒大小的显著影响.
- 对Cu,Pb和Zn的吸附能力始终很高 (例如,Cu和Zn的吸附能力>19 mg/g).
- 沉占Cu和Zn去除的40%以上,而吸附主导了Pb去除 (>80%).
- 发现重金属与OH-,CO32-和Ca-Si-H功能群结合.
结论:
- 生物炭可以有效地用作在不损害重金属去除能力的情况下在水泥材料中部分替代波特兰水泥.
- 这项研究证明了生物碳水泥复合材料在环境修复应用中的潜力.
- 在安全排放处理过的水之前,必须对水泥材料的高pH值进行中和.
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