农业环境科学学报

作者：张国胜,程红艳,张海波,苏龙,何小芳,田鑫,宁瑞艳

单位：山西农业大学资源环境学院, 山西 太谷 030801,山西农业大学资源环境学院, 山西 太谷 030801,山西农业大学资源环境学院, 山西 太谷 030801,山西农业大学资源环境学院, 山西 太谷 030801,山西农业大学资源环境学院, 山西 太谷 030801,山西农业大学资源环境学院, 山西 太谷 030801,山西农业大学资源环境学院, 山西 太谷 030801

关键词：双孢菇菌糠,生物炭,铅污染,热解温度,吸附机理,应用潜力,

基金：山西省自然科学基金项目（201901D111216）；山西省煤基重大科技攻关项目（FT2014-03）；山西省重点研发计划项目（201903D211012-05）

为了有效去除水体中的重金属Pb2+，开发利用菌糠生物炭吸附剂，以双孢菇菌糠（MS）为原料，在350、550、750℃下限氧热解制备生物炭（MS350、MS550、MS750），并利用FTIR、XRD等技术对吸附前后的生物炭样品进行表征；通过批量吸附、定性和定量分析以及萃取实验，研究菌糠生物炭对Pb2+的吸附特性、机理及吸附后样品的稳定性能。结果表明：随着热解温度的升高，样品的产率降低，pH值升高，芳香性增强。准二级动力学方程和Freundlich模型能够较好地符合MS350、MS550的吸附过程，而MS750以准二级动力学和Langmuir模型较好符合。相较于MS350和MS550，MS750吸附性能最好，经Langmuir模型拟合，MS750的最大吸附量为266.23 mg·g-1。溶液pH值影响生物炭的吸附性能，在pH值2.0~7.0的范围内，吸附量随溶液pH值升高而增加。机理分析表明：吸附机理包括矿物沉淀、阳离子交换、含氧官能团络合以及π电子配位；其中，矿物沉淀（CO32-、SO42-）是主要的吸附机制，其贡献率随热解温度升高而增加。萃取实验表明：经吸附后，3种生物炭上的Pb2+均以酸溶态铅和非生物利用态铅为主，说明吸附后的铅具有较好稳定性能，两种形态的铅占总吸附量的大小顺序为：MS750（98.65%）>MS550（95.91%）>MS350（86.51%）。综合分析表明，MS750较其他温度生物炭不仅吸附性能更好，而且吸附后稳定性更强，故在环境应用上具有更大的潜力。

来源：2021年第3期

《农业环境科学学报》期刊编辑部

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