三种改性小麦秸秆生物炭的表征分析及其对Cu~(2+)的吸附性能特征

作者：杨婷婷; 黄艳艳; 柳维扬; 张婧旻; 杨红竹; 李建宏; 林清火^*

来源：农业工程学报, 2023, 1-9.

• 生物炭
• 化学改性
• 表征技术
• 吸附特性
• 铜离子

为研究改性生物炭在水溶液中对Cu~(2+)的吸附性能，利用硅酸钠溶液、氯化镁溶液、过氧化氢溶液制备了3种不同改性小麦秸秆生物炭，通过使用扫描电镜-X射线能量色散光谱（scanning electron microscopy combined with energy dispersive X-ray spectroscopy,SEM-EDS）和傅里叶红外光谱（Fourier infrared spectroscopy,FTIR）等技术对改性前后的生物炭进行表征分析，探究其表面形貌、官能团等性质变化。硅酸钠改性生物炭（sodium silicate modified biochar,SBC）的比表面积与孔容最大，分别为43.69 m~2/g、5.30 cm~3/g，比未改性生物炭（biochar,BC)(6.02 m~2/g、1.40 cm~3/g）分别增加了6.25、2.79倍。由SEM-EDS结果表明，改性生物炭均出现C元素质量分数下降、O元素质量分数增加的现象，其中，SBC的C元素和O元素质量分数变化最大，且SBC和氯化镁改性生物炭（magnesium chloride modified biochar,MBC）上负载了大量含Si和Mg的颗粒。FTIR结果表明，改性处理均能增强官能团的峰值，硅酸钠改性增强程度最大。另外，过氧化氢改性生物炭（hydrogen peroxide modified biochar,HBC）、BC、MBC和SBC对Cu~(2+)的吸附动力学过程更符合准一级动力学模型，BC、MBC、SBC对Cu~(2+)的等温吸附过程更符合Langmuir模型，HBC对Cu~(2+)的等温吸附过程更符合Freundlich模型。分析吸附模型参数可知，改性生物炭MBC、SBC和HBC中，SBC对Cu~(2+)的吸附能力更强，其理论吸附量可以达到230.20 mg/g，该结果可为改性生物炭对Cu~(2+)污染水体的治理提供理论依据。

• 单位
  中国热带农业科学院橡胶研究所; 塔里木大学