为了寻求木质素的资源化利用途径和开发低廉、高效的重金属吸附材料,该研究将木质素和聚乙烯混合物在600℃下热解制备生物炭(LG/PE-600C),以单独木质素在相同条件下所制备的生物炭作对比(LG-600C),利用扫描电镜(SEM)、N2吸附/脱附、傅里叶红外光谱(FT-IR)和元素分析等对比分析LG-600C和LG/PE-600C在表观形貌、孔隙特性、表面官能团、物质组成等的差异,并进一步考察两种生物炭对Cd(II)的吸附性能.相对于LG-600,LG/PE-600C表面较粗糙,孔隙结构较发达.LG/PE-600C的比表面积达213.87 m2·g?1,约为LG-600的2.5倍.聚乙烯的介入,导致LG/PE-600C的O元素含量和表面含氧官能团较LG-600C有所降低.吸附结果显示,LG/PE-600C对Cd(II)的吸附性能明显优于LG-600.在一定范围内,Cd(II)初始浓度、环境温度、吸附时间、溶液pH的增加均能够促进LG/PE-600C对Cd(II)的吸附.Langmuir模型和准二级动力学模型能够很好地拟合Cd(II)的吸附过程,表明LG/PE-600C对Cd(II)的吸附为化学作用主导的单分子层吸附.基于Langmuir模型所得到的理论最大吸附量达到40.82 mg·g?1.热力学分析证实,LG/PE-600C对Cd(II)的吸附为自发的吸热反应.机理分析表明,LG/PE-600C具有优于LG-600C的吸附性能,其主要原因在于聚乙烯介入能够强化木质素的分解,促进LG/PE-600C孔隙的发育,使得LG/PE-600C表面暴露大量Cd(II)的吸附位点,如?OH、C=C、?C?O?C等.这些吸附位点能够通过配位、沉淀、离子交换等作用对Cd(II)进行吸附.由此证实,添加聚乙烯与木质素进行共热解制备生物炭用于Cd(II)的吸附可作为木质素重要的资源化利用方式.

木质素;聚乙烯;生物炭;共热解;Cd(Ⅱ);吸附

秦坤;王志康;王章鸿;杨成;刘杰刚;沈德魁

贵州民族大学生态环境工程学院,贵州 贵阳 550025;贵州省工程地质灾害防治工程研究中心(贵州民族大学),贵州 贵阳 550025;贵州民族大学固废污染控制与资源化技术研究中心,贵州 贵阳 550025;东南大学/能源热转换及其过程测控教育部重点实验室,江苏 南京 210000

生态环境学报

[1]秦坤;王志康;王章鸿;杨成;刘杰刚;沈德魁-.木质素-聚乙烯共热解生物炭对Cd(II)的吸附性能)[J].生态环境学报,2022(02):344-353

木质素,聚乙烯,共热解,生物炭,Cd,II,吸附性能,资源化利用,利用途径,重金属吸附,吸附材料,混合物,解制,LG,PE,600C,独木,N2,脱附,傅里叶红外光谱,FT,元素分析,表观形貌,孔隙特性,表面官能团,物质组成,孔隙结构,比表面积,元素含量,表面含氧官能团,初始浓度,吸附时间,Langmuir,准二级动力学,化学作用,单分子层,吸附量,热力学分析,吸热反应,机理分析,配位,离子交换,利用方式

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