农业环境科学学报

作者：李贝贝,张亚平,郭炳跃,杨锟鹏,沈凯,胡文友

单位：东南大学能源与环境学院, 能源热转换及其过程测控教育部重点实验室, 南京 210096,中国科学院南京土壤研究所, 南京 210042,东南大学能源与环境学院, 能源热转换及其过程测控教育部重点实验室, 南京 210096,江苏省地质勘查技术院, 南京 210008,东南大学能源与环境学院, 能源热转换及其过程测控教育部重点实验室, 南京 210096,东南大学能源与环境学院, 能源热转换及其过程测控教育部重点实验室, 南京 210096,中国科学院南京土壤研究所, 南京 210042

关键词：生物炭,凹凸棒石,重金属,吸附,定量分析,

基金：江苏省地质矿产勘查局科研项目（2021KY15）；广东省重点研发计划项目（2020B0202010006）

为探讨生物炭/凹凸棒石复合材料对废水中重金属的吸附效果与作用机理，以水稻、小麦秸秆与凹凸棒石为原料，在缺氧条件下热解制备生物炭/凹凸棒石复合材料。通过批量吸附实验研究时间、浓度及pH等因素对复合材料吸附溶液中Cd2+和Pb2+的影响，利用SEM、BET、XRD、FTIR等方法对吸附前后的复合材料进行表征分析，从定性和定量的角度分析其作用机理，明确主导吸附机制。结果表明：准二级动力学和Langmuir等温模型更符合复合材料对Cd2+和Pb2+的吸附过程。与原始生物炭和凹凸棒石相比，水稻秸秆与凹凸棒石比例为5∶1时制备的复合材料RABC5-1和小麦秸秆与凹凸棒石比例为3∶1时制备的复合材料WABC3-1具有更好的吸附效果，对Cd2+的最大吸附量分别为132.97 mg·g-1与132.39 mg·g-1，对Pb2+的最大吸附量分别为222.60mg·g-1与220.55 mg·g-1。机理分析表明，复合材料对Cd2+和Pb2+的吸附机理主要包括沉淀作用、官能团络合作用、离子交换作用和阳离子-π作用。定量分析进一步证明，沉淀作用在RABC5-1、WABC3-1吸附Cd2+的过程中所占比例分别为84.6%、77.3%，在吸附Pb2+的过程中所占比例分别为82.0%、78.3%，是复合材料吸附重金属的主要机理，其次为阳离子交换作用，官能团络合作用和阳离子-π作用对吸附的整体贡献率较小。研究表明，复合材料RABC5-1与WABC3-1具有良好的吸附Cd2+和Pb2+的性能，是一种极具潜力的吸附材料，且沉淀作用是复合材料吸附重金属的主导机制。

来源：2023年第5期

《农业环境科学学报》期刊编辑部

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