研究 | 不同吸附机制在生物炭固定重金属过程中的贡献作用

2019-08-06

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在生物炭与重金属相互作用方面，大量研究从定性方面去探讨各种吸附机理，包括沉淀作用、官能团螯合、离子交换、Cd²⁺-Cπ配位作用等机制，而对于不同机制在吸附镉过程中的贡献大小，相关定量信息则较少，而且不同类型生物炭吸附机理的贡献比例应该也有所不同。

 

华南农业大学资源环境学院的黄飞团队分别采用常见的农业废弃物——稻秆和工业废弃物——污泥为原料，在热解温度300、500和700⁰C下制备生物炭，研究不同pH、吸附时间和Cd²⁺浓度下生物炭对重金属Cd吸附固定的过程，通过SEM-EDS、FTIR、XRD、Boehm滴定等手段定性探讨了吸附机制，并进一步明确了生物炭各吸附机制在去除Cd过程中的贡献比例。

 

结果一

在实验条件下，稻秆生物炭（RSBs）对Cd的吸附性能优于污泥生物炭（SSBs）。稻秆最大吸附量（107.72-139.91mg/g）大于污泥生物炭，稻秆吸附平衡时间（30min）快于污泥生物炭，并且稻秆生物炭解吸率也非常高（85.7%-96.7%），有利于重复使用。

 

结果二

在生物炭基本理化性质的测定基础上，从定性的角度探讨了各种吸附机制，并讨论各吸附机制的影响因素。

 

结果三

在稻秆生物炭中，沉淀作用和离子交换机制为主要吸附机理，两者贡献比例范围为76.1%-80.7%，但在污泥生物炭中，主要机制为Cd²⁺-Cπ配位作用，贡献比例为59.2%-62.9%，其次为沉淀机制，比例为16.0%-26.1%。

 

本研究工作对比研究了不同类型生物炭对重金属Cd的吸附固定行为，加深了重金属吸附机制的研究，并为生物炭在吸附重金属方面的应用提供理论基础。