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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

来源:      发布时间:2019-08-06 13:05:21

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+-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。