甘蔗渣生物炭吸附-还原Cr(VI)的反应研究

作者：林春岭; 钟来元^*; 钟晓岚; 韦碧玉; 尹俊泳

来源：农业环境科学学报, 2023, 1-15.

• 甘蔗渣生物炭
• Cr(VI)
• 去除机理
• 吸附
• 还原

以甘蔗渣为原材料，在限氧条件下经600℃碳化制备生物炭RC，经800℃碳化制备生物炭HC，分别研究了两者对Cr(VI)的吸附-还原反应。采用扫描电子显微镜-能谱(SEM-EDS)、比表面积和孔隙分析(BET)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)和拉曼光谱(RS)等对甘蔗渣生物炭表面性质进行了表征，从吸附等温线、吸附动力学等角度探讨了甘蔗渣生物炭对Cr(VI)的吸附-还原反应特征及其机理。结果表明：甘蔗渣生物炭具有丰富的孔隙结构和表面活性基团，且随着碳化温度升高，甘蔗渣生物炭表面孔隙度和芳香化程度增加，而含氧官能团-OH、C-O等相对含量则降低。HC对Cr(VI)的吸附-还原去除效果最好，总去除量高达117.28 mg·g-1，较RC提高了82.42 mg·g-1，其中吸附反应的去除量为76.00 mg·g-1，比RC增加了67.99 mg·g-1。随着碳化温度升高，生物炭缺陷程度降低，电子传递能力增强。HC对Cr(VI)还原量为87.40 mg·g-1，较RC增加了57.03 mg·g-1。吸附等温线和吸附动力学拟合结果显示，甘蔗渣生物炭对Cr(VI)的吸附更符合拟二级动力学模型。Langmuir模型适用于HC对Cr(VI)的吸附，Freundlich模型适用于RC对Cr(VI)的吸附。经XPS和FTIR分析表明：甘蔗渣生物炭对Cr(VI)的去除机理为静电吸附、还原和络合作用，其中RC、HC吸附作用的相对贡献率分别是22.98%、64.80%，还原反应的相对贡献率分别是87.12%、74.52%，这表明甘蔗渣生物炭对Cr(VI)的去除过程以还原为主。

• 单位
  广东海洋大学