生物炭吸附溶液中Pb2+的定性及定量研究

摘要

由木质纤维素类生物质经过热解制得的生物炭能够高效地吸附污水中的重金属离子,将其作为Pb^(2+)吸附剂,具有广阔的应用前景。本文以松木与大豆秸秆为原料,分别在400、600、800℃下制备了生物炭,考察了其理化特性与吸附性能之间的关系,并对各吸附机制的相对贡献进行了定性及定量分析。研究结果表明:大豆秸秆生物炭的吸附性能(最大吸附容量分别为209.35、180.62和226.64 mg·g^(-1))远优于松木生物炭的(4.62、12.02和23.47 mg·g^(-1))。6种生物炭对Pb^(2+)的吸附过程都符合Langmuir模型和拟二级动力学模型,以化学吸附为主,受物理微观结构的影响较小。阳离子交换在生物炭吸附Pb^(2+)过程中占据重要作用,其中Ca^(2+)的交换能力最强。Pb^(2+)在生物炭表面的矿物沉淀主要为水白铅矿和碳酸铅。矿物质沉淀(贡献占比21.9%~76.8%)和阳离子交换(18.1%~72.5%)是大豆秸秆炭和松木炭对Pb^(2+)的主要吸附机制,其次是π电子相互作用和官能团络合。