[目的]为解决水体富营养化、重金属镉污染的问题,选取3种不同植物基生物炭(木炭、竹炭、谷壳炭)作为吸附剂探究其对水溶液中NH4+和Cd(II)的吸附性能和机理.[方法]运用扫描电镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线衍射光谱(XRD)等技术手段对3种植物基生物炭进行表征,分析了其理化结构特性.同时采用单因素试验探究了吸附时间和溶液初始pH值等不同条件对吸附的影响,并利用吸附等温线、动力学模型以及一系列表征手段探讨了吸附机理.[结果]3种植物基生物炭对NH4+的吸附量随着吸附时间的增加而增加,100 min后基本趋于平衡.随着pH值、温度、投加量和NH4+初始浓度的增大,吸附量均先增大后减小.3种植物基生物炭对Cd(II)的吸附量整体随着pH值、吸附时间的增加而增加,且pH值在6.0之间时,3种生物炭对Cd(II)的吸附效果较好;随着Cd(II)初始浓度的增加,吸附量先增大后趋于平缓;随着炭投加量的增加吸附量逐步减小后趋于平缓;温度对于3种生物炭吸附Cd(II)的效果影响较为复杂.对数据进行拟合,发现3种生物炭对NH4+和Cd(II)的吸附更符合Langmuir模型,经计算,25℃条件下,木炭、竹炭和谷壳炭对NH4+和Cd(II)的最大吸附量分别为7.37和11.38 mg/g、5.54和9.61 mg/g、7.96和11.07 mg/g.对NH4+的吸附,木炭更符合二级动力学模型,竹炭、谷壳炭更符合一级动力学模型;对Cd(II)的吸附均符合二级动力学模型.[结论]谷壳炭、木炭、竹炭是廉价易得且吸附能力较好的吸附材料.

生物炭;吸附性能;吸附机理;氨氮;镉

程钰莹;王嘉铭;王平;朱健;陈润华;向思源;罗思远

中南林业科技大学 环境科学与工程学院,湖南 长沙 410004;中南林业科技大学 稻米品质安全控制湖南省工程实验室,湖南 长沙 410004;贵州省地质矿产勘查开发局一〇四地质大队,贵州 都匀 558000

中南林业科技大学学报

[1]程钰莹;王嘉铭;王平;朱健;陈润华;向思源;罗思远-.不同植物基生物炭对NH4+及Cd(Ⅱ)的吸附特性)[J].中南林业科技大学学报,2022(03):180-192

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