甘蔗渣生物炭对水体铬吸附反应研究

摘要

[目的]探究甘蔗渣生物炭对铬(Cr)的最佳吸附条件和吸附机理.[方法]在N2保护和350、450、550°C3种温度条件下制备甘蔗渣生物炭,通过扫描电镜(SEM)比较炭化前后甘蔗渣外观的变化,通过批量处理试验研究制备温度、用量、Cr初始质量浓度、吸附时间等因素对甘蔗渣生物炭吸附Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)的影响.[结果]甘蔗渣生物炭孔隙度随制备温度的升高而增大.制备温度越低,对Cr(Ⅵ)去除效率越高,当Cr(Ⅵ)质量浓度和炭用量分别为50 mg/L和15 g/L时,反应7 d后,350°C制备的生物炭对Cr(Ⅵ)的最大吸附量为5.703 mg/g,去除率可达92.39％;制备温度越高,对Cr(Ⅲ)去除效率越高,当Cr(Ⅲ)质量浓度和炭用量分别为75 mg/L和10 g/L时,反应7 d后,550°C制备的生物炭对Cr(Ⅲ)的最大吸附量为9.158 mg/g,去除率达97.06％.甘蔗渣生物炭对Cr吸附等温线可用Langmuir模型拟合,Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)吸附动力学曲线分别符合拟一级和拟二级反应动力学模型.[结论]不同温度下制备的甘蔗渣生物炭对不同价态Cr的吸附具有选择性,其中350°C制备的生物炭对Cr(Ⅵ)的吸附效率最高,而550°C制备的生物炭对Cr(Ⅲ)的吸附效率最高.