镧改性生物炭对砷、镉的吸附特征研究

摘要

为研究改性生物炭对砷镉复合污染水体中镉和砷的吸附特征。本研究以牛粪、污泥、竹屑三种不同原料制备生物炭,利用镧(La)对生物炭进行改性,并采用元素分析、扫描电镜、傅里叶变换红外光谱和X射线光电子能谱等分析手段对改性前后的生物炭进行表征,结合等温吸附实验及吸附动力学实验,对比各生物炭对As(V)、Cd(II)的吸附性能并探讨其内在机理。结果表明,竹屑炭(BB)的芳香性大于牛粪炭(CB)和污泥炭(SB)。La改性使三种生物炭在热解过程中形成了酮类、酯类、羰基等含氧官能团,并在表面引入羟基。X射线光电子能谱结果显示La以氢氧化物的形式负载在生物炭表面。各生物炭对Cd(II)、As(V)的吸附符合准二级吸附动力学和Langmuir等温吸附方程。La改性生物炭对As(V)的最大拟合吸附量达到3.47~4.51 mg/g,显著高于未改性生物炭(1.82~2.50 mg/g)(p<0.05)。在As(V)、Cd(II)吸附过程中,La改性生物炭表面的La与As(V)发生络合反应,同时Cd(II)与镧基氢氧化物发生配体交换,生成Cd(OH)_(2)沉淀。本研究证明了La改性有效提高了生物炭对As(V)、Cd(II)同时吸附的能力。