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摘要
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施用的重要前提。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60.14 mg · 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68.3 mg · g-1。CO2改性生物炭吸附容量优于HNO3后改性生物炭，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。
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单位昆明理工大学; 环境科学与工程学院
