不同植物基生物炭对NH4+及Cd(Ⅱ)的吸附特性

作者：程钰莹; 王嘉铭; 王平^*; 朱健^*; 陈润华; 向思源; 罗思远

来源：中南林业科技大学学报, 2022, 42(03): 180-192.

DOI：10.14067/j.cnki.1673-923x.2022.03.019

• 生物炭
• 吸附性能
• 吸附机理
• 氨氮
• 镉

【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p H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p H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p H值、吸附时间的增加而增加，且p H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。

• 单位
  环境科学与工程学院; 中南林业科技大学; 贵州省地质矿产勘查开发局