热解温度和生物质类型对生物炭吸附U(VI)性能的影响

摘要

以稻壳、竹子和杉木屑为原料,分别在不同热解温度下热解制备生物炭(DBC、ZBC和MBC).采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱(EDS)和X射线衍射(XRD)表征其理化性质,并通过批量吸附实验研究生物炭对U(VI)的吸附特性与机理.结果 表明:随着热解温度升高,3种生物炭pH值和灰分增加,产率下降,且ZBC与DBC表面更加粗糙,孔状形貌更加明显,芳香结构趋于完善,含氧官能团减少,无机元素占比增加,碳纤维结晶度降低;准二级吸附动力学模型能更好地拟合3种生物炭吸附U(VI)的过程(R22>0.96),在25℃、pH值4、固液比为1:1(g:L)的条件下3 h可达到吸附平衡;3种生物炭的吸附等温线拟合更符合Langmuir模型,以化学吸附为主,ZBC700对U(VI)的理论最大吸附量为18.55 mg/g;随着热解温度的升高,ZBC和DBC吸附U(VI)的能力增强,阳离子-π和离子交换作用贡献增加.MBC吸附U(VI)的能力与热解温度关系不明显,相同热解温度,ZBC和DBC的吸附量高于MBC.