木棉生物炭对水体中Cr(Ⅵ)的吸附特性和机制研究

作者：翟付杰; 张超; 宋刚福^*; 姜时欣; 单保庆^*; 宋志鑫

来源：环境科学学报, 2021, 41(05): 1891-1900.

DOI：10.13671/j.hjkxxb.2020.0558

• 木棉
• 生物炭
• Cr(Ⅵ)
• 热解温度
• 还原作用

选取木棉为原材料,在不同温度下制备成生物炭.实验考察了溶液初始pH、不同热解温度及生物炭投加量对吸附效果的影响,并利用吸附动力学、吸附等温线及SEM-EDS、FTIR、XPS、Zeta电位等手段研究木棉生物炭对水溶液Cr(Ⅵ)的吸附特性及吸附机理.结果表明,热解温度为400℃,固液比为2∶1,pH=2.0时,木棉生物炭对水溶液中Cr(Ⅵ)的吸附效果最好.吸附动力学和吸附等温线结果显示,颗粒内扩散方程和Langmuir模型更能较好地拟合吸附过程.由Langmuir模型可以看出,400、550、700℃热解温度下制备的木棉生物炭对水溶液中Cr(Ⅵ)的最大吸附量分别为25.325、20.602、19.616 mg·g-1. FTIR和Zeta结果表明,木棉生物炭主要通过官能团络合和静电吸附作用去除水溶液中Cr(Ⅵ).XPS分析结果显示,生物炭表面大部分Cr(Ⅵ)被还原为Cr(III),其中,Cr(Ⅵ)占比为26.6%,Cr(Ⅲ)占比为73.4%.研究表明,木棉生物炭作为去除水溶液中Cr(Ⅵ)的吸附剂具有较大的应用潜力.

• 单位
  中国科学院生态环境研究中心; 华北水利水电大学