功能化生物炭對(duì)溶液中重金屬的增強(qiáng)吸附研究.pdf

1、生物炭是生物質(zhì)經(jīng)隔絕空氣或供氧不足條件下熱分解所得富碳固體產(chǎn)物。生物炭與普通炭相比，其天然賦予N、O、S、P等雜原子官能團(tuán)為固定重金屬離子提供了有效的吸附位點(diǎn)。其內(nèi)部發(fā)達(dá)的毛細(xì)管結(jié)構(gòu)有利于形成中孔或大孔，以便提高吸附過程的動(dòng)力學(xué)特性。
　　本文通過硝酸氧化、氨基化、賦溴、硫等方法對(duì)生物炭進(jìn)行表面功能化，探究了功能化前、后生物炭物化性質(zhì)的變化，并探討功能化生物炭對(duì)Pb(II)、Cd(II)、As(V)等的吸附特性和吸附穩(wěn)定性，得到結(jié)

2、果如下：
　　生物炭通過表面功能化改變其表面官能團(tuán)種類，對(duì)某些特定重金屬離子能產(chǎn)生更好的吸附效果。相比表面功能化以前，氨基化功能化方法制備生物炭的BET比表面、總孔容均增大；其他三種生物炭表面積減少。硝酸功能化生物炭的酸性基團(tuán)羧基顯著增加，羰基減少；賦溴生物炭和賦硫生物炭羧基增加，內(nèi)酯基和羰基減少。氨基化生物炭酸性基團(tuán)減少，羰基增加。
　　Pb(II)、Cd(II)、As(V)三種重金屬離子最佳吸附pH分別為6、6、7；吸附

3、時(shí)間在6h以后吸附基本達(dá)到平衡，吸附容量變化并不明顯；功能化生物炭對(duì)Pb(II)、Cd(II)、As(V)吸附過程可用等溫吸附方程模擬，吸附動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)符合擬二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型。對(duì)三種重金屬離子吸附過程，氨基化生物炭均表現(xiàn)了良好的吸附效果。通過觀察吸附前、后炭的紅外光譜圖發(fā)現(xiàn)Pb(II)、Cd(II）、As(V)主要通過離子交換和表面絡(luò)合兩種作用方式吸附在生物炭表面上，表面含氧官能團(tuán)與含氮官能團(tuán)與重金屬離子發(fā)生締合作用。
　　在Pb(I

4、I)-Cd(II)雙組份混合體系中，Pb(II)對(duì)Cd(II）的吸附有抑制作用，生物炭對(duì)Pb(II)的吸附能力大于Cd(II）；在As(V)-Cd(II)混合體系中，生物炭對(duì)As(V)和Cd(II)在吸附過程中能相互促進(jìn)，Cd(II)對(duì)As(V)吸附促進(jìn)作用較強(qiáng)，使對(duì)As(V)的吸附能力大于Cd(II)；As(V)-Pb(II)混合體系中，生物炭As(V)和Pb(II)在吸附過程中也存在相互促進(jìn)的情況，Pb(II)對(duì)As(V)吸附的促進(jìn)