研究 | 不同吸附機(jī)制在生物炭固定重金屬過程中的貢獻(xiàn)作用

2019-08-06

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在生物炭與重金屬相互作用方面，大量研究從定性方面去探討各種吸附機(jī)理，包括沉淀作用、官能團(tuán)螯合、離子交換、Cd²⁺-Cπ配位作用等機(jī)制，而對(duì)于不同機(jī)制在吸附鎘過程中的貢獻(xiàn)大小，相關(guān)定量信息則較少，而且不同類型生物炭吸附機(jī)理的貢獻(xiàn)比例應(yīng)該也有所不同。

 

華南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院的黃飛團(tuán)隊(duì)分別采用常見的農(nóng)業(yè)廢棄物——稻稈和工業(yè)廢棄物——污泥為原料，在熱解溫度300、500和700⁰C下制備生物炭，研究不同pH、吸附時(shí)間和Cd²⁺濃度下生物炭對(duì)重金屬Cd吸附固定的過程，通過SEM-EDS、FTIR、XRD、Boehm滴定等手段定性探討了吸附機(jī)制，并進(jìn)一步明確了生物炭各吸附機(jī)制在去除Cd過程中的貢獻(xiàn)比例。

 

結(jié)果一

在實(shí)驗(yàn)條件下，稻稈生物炭（RSBs）對(duì)Cd的吸附性能優(yōu)于污泥生物炭（SSBs）。稻稈最大吸附量（107.72-139.91mg/g）大于污泥生物炭，稻稈吸附平衡時(shí)間（30min）快于污泥生物炭，并且稻稈生物炭解吸率也非常高（85.7%-96.7%），有利于重復(fù)使用。

 

結(jié)果二

在生物炭基本理化性質(zhì)的測(cè)定基礎(chǔ)上，從定性的角度探討了各種吸附機(jī)制，并討論各吸附機(jī)制的影響因素。

 

結(jié)果三

在稻稈生物炭中，沉淀作用和離子交換機(jī)制為主要吸附機(jī)理，兩者貢獻(xiàn)比例范圍為76.1%-80.7%，但在污泥生物炭中，主要機(jī)制為Cd²⁺-Cπ配位作用，貢獻(xiàn)比例為59.2%-62.9%，其次為沉淀機(jī)制，比例為16.0%-26.1%。

 

本研究工作對(duì)比研究了不同類型生物炭對(duì)重金屬Cd的吸附固定行為，加深了重金屬吸附機(jī)制的研究，并為生物炭在吸附重金屬方面的應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。