化学老化对Mg改性生物炭矿物结构及Pb2+吸附的影响

摘要

为了探究老化时间对金属改性生物炭的性质及其对重金属固定效果的影响,采用60℃及90℃恒温恒湿(湿度维持在40%)的非生物老化培养方法,对MgCl_(2)浸渍改性生物炭进行为期6个月的老化试验。FT-IR结果表明,老化易在生物炭表面引入—COOH、C O等含氧官能团,提高生物炭对Pb^(2+)的螯合能力;Zeta电位结果说明老化会因为—OH等官能团发生氧化而形成大量的—COOH,从而进一步提高生物炭的电负性。吸附等温曲线拟合结果表明,Mg改性及老化后的生物炭均符合Langmuir模型。Mg改性生物炭经60℃老化后,其比表面积是改性生物炭的22倍左右,这是因为老化过程中,矿物形态发生改变,形成具有多孔结构的镁氧化物。因此,500℃及700℃制备的Mg改性生物炭经60℃老化后,其对Pb^(2+)的吸附量分别提高了54.4%、67.4%,分别为73.83 mg·g^(-1)和92.59 mg·g^(-1),但经90℃老化后,Mg改性生物炭产生较多的甲基自由基,破坏了生物炭的碳结构,使得生物炭表面孔隙结构被破坏,比表面积下降,导致90℃老化后的生物炭对重金属的吸附能力(48.26 mg·g^(-1))低于对应的60℃老化生物炭的吸附能力(62.85 mg·g^(-1))。由此可见,虽然Mg改性生物炭在短时间(60℃培养)内会提高对重金属的固定能力,但随着老化的持续进行(90℃培养),具有微孔结构的镁氧矿物最终被转化为无定型矿物,从而显著降低对Pb^(2+)的固定效果。