铁锰氧化物-微生物负载生物质炭材料对镉和砷的吸附机制

摘要

制备得到了一种铁锰氧化物-微生物负载生物质炭材料(FM-DB),以同时去除水体中Cd(Ⅱ)和As(Ⅲ)污染.铁锰氧化物-微生物负载生物质炭材料(FM-DB)中铁锰氧化物(FMBO)和山核桃蒲生物质炭(CCSB)的最佳比例为3%+3%.FM-DB耐酸性、机械强度和传质性能良好,在二元体系下对Cd(Ⅱ)和As(Ⅲ)的最大去除率高达77.29%和99.94%.表征分析证实了FM-DB制备成功且具有丰富的官能团结构.FM-DB对Cd(Ⅱ)和As(Ⅲ)单因素吸附实验结果表明,不同条件下复合材料对Cd(Ⅱ)和As(Ⅲ)均有一定的吸附能力,但受到初始pH、平衡时间和初始浓度的影响.FM-DB对Cd(Ⅱ)和As(Ⅲ)吸附动力学和吸附热力学结果表明,复合材料对Cd(Ⅱ)和As(Ⅲ)的吸附平衡时间分别为3.5 h和8 h,最大吸附容量分别为59.27 mg·g^(-1)和84.73 mg·g^(-1);复合材料对Cd(Ⅱ)和As(Ⅲ)吸附主要受到材料表面电子的交换及共用、络合作用的影响,整个吸附过程则既存在单层吸附,也存在不均匀表面的多层吸附,是一个多步骤过程,可能包括外表面扩散和粒子内扩散.此外,对比一元体系和二元体系下复合材料的去除率发现,在二元体系下,Cd(Ⅱ)和As(Ⅲ)离子间存在相互促进吸附的作用.综上所述,FM-DB是一种高效吸附材料,适用于修复Cd(Ⅱ)和As(Ⅲ)复合污染水体.