不同温度制备香根草生物炭对Cd2+的吸附特性与机制

摘要：

为探讨香根草生物炭对水溶液中Cd2+的吸附特性及机制,通过元素分析、BET-N2、Zeta电位、SEM-EDS、FTIR等分析手段对不同热解温度(300、500℃和700℃)下制备的香根草生物炭特性进行表征,并研究三种生物炭(BC300、BC500和BC700)在不同初始Cd2+浓度和吸附时间下的吸附行为.结果表明,随着温度升高,生物炭产率下降,灰分、pH和Zeta负电荷量上升;比表面积和孔体积增大,其中BC700的比表面积为227.04 m2·g-1,比原材料增大67.8倍.三种生物炭的吸附过程均符合Langmuir和Freundlich模型,而Freundlich拟合度相对较高(R2均大于0.98),最大吸附量顺序依次为BC700(92.65 mg·g-1)>BC500(80.17 mg·g-1)>BC300 (76.29 mg·g-1).当初始Cd2+浓度为20 mg·L-1时,吸附平衡时间顺序为BC700(80 min)<BC500(180 min)<BC300(240 min),均符合准二级动力学模型(R2均大于0.98),以化学吸附为主.对比吸附前后的FTIR谱图,主要有-OH、C=O、C=C、C-O等官能团参与生物炭的吸附过程.结合SEM-EDS的结果分析,生物炭主要是通过表面静电吸附和络合作用去除溶液中Cd2+.三种生物炭中,BC700吸附性能最佳,原因可能是其具有较大的比表面积、较多的负电荷量和较多的官能团.

关键词：香根草、生物炭、镉、热解温度、吸附特性

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分类号：X171.5(环境生物学)

资助基金：国家自然科学基金项目41501338;国家重点研发计划项目2017YFD0801000;广东省自然科学基金项目2014A030310320;广东省科技计划项目2016A020210036The National Natural Science Foundation of China41501338;The National Key Research and Development Plan of China2017YFD-0801000;The Natural Science Foundation of Guangdong Province2014A030310320;The Science and Technology Project of Guangdong Province2016A020210036

在线出版日期：2018-04-12（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：340-349