不同植物基生物炭对NH4+及Cd(Ⅱ)的吸附特性

摘要：

[目的]为解决水体富营养化、重金属镉污染的问题,选取3种不同植物基生物炭(木炭、竹炭、谷壳炭)作为吸附剂探究其对水溶液中NH4+和Cd(II)的吸附性能和机理.[方法]运用扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线衍射光谱(XRD)等技术手段对3种植物基生物炭进行表征,分析了其理化结构特性.同时采用单因素试验探究了吸附时间和溶液初始pH值等不同条件对吸附的影响,并利用吸附等温线、动力学模型以及一系列表征手段探讨了吸附机理.[结果]3种植物基生物炭对NH4+的吸附量随着吸附时间的增加而增加,100 min后基本趋于平衡.随着pH值、温度、投加量和NH4+初始浓度的增大,吸附量均先增大后减小.3种植物基生物炭对Cd(II)的吸附量整体随着pH值、吸附时间的增加而增加,且pH值在6.0之间时,3种生物炭对Cd(II)的吸附效果较好;随着Cd(II)初始浓度的增加,吸附量先增大后趋于平缓;随着炭投加量的增加吸附量逐步减小后趋于平缓;温度对于3种生物炭吸附Cd(II)的效果影响较为复杂.对数据进行拟合,发现3种生物炭对NH4+和Cd(II)的吸附更符合Langmuir模型,经计算,25℃条件下,木炭、竹炭和谷壳炭对NH4+和Cd(II)的最大吸附量分别为7.37和11.38 mg/g、5.54和9.61 mg/g、7.96和11.07 mg/g.对NH4+的吸附,木炭更符合二级动力学模型,竹炭、谷壳炭更符合一级动力学模型;对Cd(II)的吸附均符合二级动力学模型.[结论]谷壳炭、木炭、竹炭是廉价易得且吸附能力较好的吸附材料.

关键词：生物炭、吸附性能、吸附机理、氨氮、镉

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分类号：S727.28(造林学、林木育种及造林技术)

资助基金：湖南省重点研发计划项目;湖南省教育厅科学研究一般项目;湖南省高校创新平台开放基金项目;长沙市科技局重点国际合作项目

在线出版日期：2022-05-05（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共13页

页码：180-192