微纳米含氮秸秆生物炭对Pb2+的吸附特性与机理

作者：李荭荭^*; 陈欣洁; 叶燕清; 杨浙湘; 黄兴洲; 周曦; 张温尔

来源：生态与农村环境学报, 2023, 39(10): 1346-1355.

DOI：10.19741/j.issn.1673-4831.2022.1103

• 微纳米含氮生物炭
• 改性
• 铅
• 吸附

将玉米秸秆生物炭进行改性制备得到微纳米含氮生物炭(NBC),并与目前研究较多的铁改性生物炭(FeBC)和巯基改性生物炭(SBC)进行比较，利用扫描电镜(SEM)、BET比表面积测试法等技术对改性生物炭进行表征，通过批量吸附试验分析NBC对Pb2+的吸附行为，比较吸附前后生物炭表面官能团的变化，并结合连续解吸试验探讨NBC对Pb2+的吸附机制。结果表明，NBC的比表面积和总孔体积分别是未改性生物炭的6.30和2.68倍，且与未改性生物炭相比，NBC芳香性增强、亲水性和极性减弱。3种改性生物炭对Pb2+的吸附能力表现为NBC> FeBC> SBC。NBC对Pb2+的等温吸附过程更符合Langmuir模型，为单分子层吸附，最大吸附量为148.25 mg·g-1,分别是FeBC和SBC的1.68和1.93倍。NBC对Pb2+的动力学吸附过程更符合准二级动力学模型(R2=0.952 4),表明该过程以化学吸附为主。NBC对Pb2+的吸附机制主要有离子交换、络合、阳离子-π键作用以及沉淀作用等。连续解吸结果表明，NBC对Pb2+的吸附较稳定，各吸附方式的贡献率表现为氢键结合(57.98%)>离子交换(29.98%)>络合(11.95%)>物理吸附(0.10%)。微纳米含氮玉米秸秆生物炭对水体中Pb2+的吸附效果优于铁改性生物炭和巯基改性生物炭。

• 单位
  闽南师范大学; 福建农林大学