7-ACA发酵药渣生物炭对水体中Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附特性

摘要

以7-氨基头孢烷酸(7-ACA)发酵药渣为原材料,采用限氧热解法在不同热解温度(300℃、500℃、700℃)条件下制备了7-ACA发酵药渣生物炭(简称药渣生物炭),在利用扫描电镜、比表面积分析、X射线衍射和红外光谱对反应前后的药渣生物炭进行物理化学性质表征基础上,通过吸附动力学和平衡吸附试验,探究了该药渣生物炭对水体中重金属Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附特征与机理。结果表明:(1)随着热解温度的升高,所制备的药渣生物炭表面官能团不断减少,芳香化程度增加,比表面积增大,对水体中Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)平衡吸附量和吸附速率也随之增加;(2)药渣生物炭对水体中Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附动力学均符合Lagergren准二级动力学方程,具有快速吸附、缓慢平衡的特点,吸附速率主要受化学作用控制;(3)Langmuir模型能很好地描述药渣生物炭对水体中Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的等温吸附过程,吸附特征近似单分子层吸附,药渣生物炭对水体中Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的最大吸附量分别达到434.78 mg/g和181.81 mg/g;(4)药渣生物炭对水体中Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附机理主要包括沉淀作用、络合作用、离子交换作用和阳离子-π键作用。