农业环境科学学报

作者：王江南,孙晓雪,杨玲辉,姜楠,张淼,刘遵奇,赫天一

单位：沈阳农业大学农学院/国家生物炭研究院/农业农村部生物炭与土壤改良重点实验室, 沈阳 110866,沈阳农业大学农学院/国家生物炭研究院/农业农村部生物炭与土壤改良重点实验室, 沈阳 110866,沈阳市乡村振兴发展中心, 沈阳 110034,沈阳市乡村振兴发展中心, 沈阳 110034,沈阳农业大学农学院/国家生物炭研究院/农业农村部生物炭与土壤改良重点实验室, 沈阳 110866,沈阳农业大学农学院/国家生物炭研究院/农业农村部生物炭与土壤改良重点实验室, 沈阳 110866,沈阳农业大学农学院/国家生物炭研究院/农业农村部生物炭与土壤改良重点实验室, 沈阳 110866

关键词：生物炭,改性,壳聚糖,铁锰,吸附,Cd2+,

基金：辽宁省科技计划面上项目（2021-MS-232）；国家自然科学基金青年科学基金项目（31901449）；中央引导地方发展资金项目（2023030318-JH6/1001）

为改善稻壳炭对Cd2+的吸附能力，分别选用壳聚糖、硝酸铁与高锰酸钾对稻壳生物炭进行改性，成功制备了壳聚糖改性稻壳炭（C-BC）和铁锰改性稻壳炭（FM-BC），表征了各稻壳炭的基础理化性质，包括比表面积分析（BET）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线衍射表征（XRD），进行了动力学吸附实验和等温吸附实验，并在不同pH和投加量条件下，研究了改性生物炭对Cd2+的吸附量和去除率。结果表明：两种改性方式均减小了稻壳炭的比表面积和总孔隙体积； FM-BC含有Mn-O、Fe-O的特征官能团，此外改性前后稻壳炭的官能团类型基本不变；两种改性方式均使稻壳炭产生了对应的晶体结构变化。两种改性炭对Cd2+动力学吸附特征均符合准二级动力学模型，颗粒内扩散模型均分为3个阶段，对Cd2+等温吸附特征均符合Langmuir模型； C-BC和FM-BC的最大吸附量分别为25.51 mg·g-1和16.25 mg·g-1，是BC （14.97 mg·g-1）的1.7倍和1.08倍。随着溶液pH增加，C-BC和FMBC的吸附量和去除率逐渐增加，且始终高于BC；随着投加量的增加，C-BC和FM-BC的Cd2+去除率逐渐增加，而吸附量逐渐降低。两种改性方式均能够在一定程度上提高稻壳炭对Cd2+的吸附能力，均以单分子层化学吸附占主导，C-BC的最大吸附量明显高于FM-BC，适度调整溶液pH和投加量可改善改性稻壳炭的Cd2+吸附效果。

来源：2023年第9期

《农业环境科学学报》期刊编辑部

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