生物炭对废水中铜离子吸附的研究进展:改性方法与吸附机制

摘要

废水中的重金属铜离子(Cu(Ⅱ))会污染水体生态环境,并会通过食物链对人体健康造成潜在危害。生物炭可作为废水中Cu(Ⅱ)去除的有效吸附剂。然而,原状生物炭对Cu(Ⅱ)的吸附量有限,需要对生物炭进行定向改性以提升其去除效果。以废水中的Cu(Ⅱ)为对象,重点论述生物炭的改性方法和吸附机制。结果表明,生物炭的主要改性方法包括化学改性(酸、碱、高分子聚合物改性)、物理改性(球磨和气体活化)、金属改性(铁、锰改性)、矿物质改性和高分子聚合物改性等。改性方法对Cu(Ⅱ)去除效果的次序是:纳米羟基磷灰石改性>含氨基有机酸改性>锰改性>铁改性>碱改性。生物炭吸附Cu(Ⅱ)的主要机制包括孔隙扩散、静电作用、沉淀作用、配位作用、阳离子-π机制、离子交换和还原作用,具体的主导机制取决于生物炭的物化性质和溶液的性质。将来的研究方向包括:采取更为有效的改性方法提高对废水中痕量Cu(Ⅱ)的去除效果;利用先进的仪器和模型计算揭示微观机制;开展动态吸附柱或固定床试验。