CO₂气氛热解与硝酸改性的生物炭Pb²⁺吸附性能对比

作者：江豪; 陈瑞芝; 朱自洋; 王琳; 段文焱; 陈芳媛

来源：环境科学, 2024, 45(01): 606-616.

DOI：10.13227/j.hjkx.202302059

• 生物炭
• 二氧化碳（CO2）
• HNO3改性
• 重金属
• 吸附
• 矿物

酸改性处理常被用于生物炭的改性过程，但也存在酸消耗量大、废液处理难和成本高等问题.利用热解过程直接改性提高生物炭重金属的去除效果、降低改性成本，是未来实现改性生物炭广泛使用的重要前提.为评估CO2气氛热解法在生物炭制备和应用方面的优势和潜力，对CO2气氛热解与HNO3改性生物炭对Pb2+的去除性能进行对比分析.采用元素分析、傅里叶红外光谱（FTIR）和X射线光电子能谱（XPS）对生物炭的元素组成和结构特性进行表征.结果表明，500℃热解条件下，HNO3改性的生物炭产生了较多的C=O和O=C—O—等羧基类官能团，并引入了—NO2（asy）和—NO2（sym）基团，提高了生物炭的表面活性和络合能力.CO2气氛制备生物炭中含有较多的金属碳酸盐，可通过离子交换和共沉淀作用吸附去除Pb2+.此外，CO2改性生物炭具有较大的比表面积和更优的微孔结构，有利于Pb2+传质扩散，促进表面吸附，W500CO2和W700CO2对Pb2+的吸附容量提升显著，达到60.14mg·g-1和71.69 mg·g-1.而HNO3改性生物炭W500N2-A和W700N2-A对Pb2+的最大吸附容量较低，分别为42.26 mg·g-1和68.3mg·g-1.CO2改性生物炭吸附容量优于HNO3改性生物炭，是由于比表面积和官能团的双重作用.因此，CO2气氛直接热解相比于HNO3改性生物炭具有成本低、环境友好和重金属去除效率高等优点，是一种值得推广应用的生物炭改性方法 .

• 单位
  昆明理工大学; 环境科学与工程学院