动植物来源生物炭对水体中Cd~(2+)的吸附特性

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作   者：

申磊;  荆延德;  孙小银;  郝郝;  曹永强; 

作者机构：

山东省高校南四湖湿地生态与环境保护重点实验室;  曲阜师范大学地理与旅游学院; 

关键词：

作物秸秆;  生物炭;  动物粪便;  Cd2+吸附; 

期刊名称：

生态与农村环境学报

基金项目：

农业流域降雨径流过程典型除草剂及其转化产物迁移特征与机理研究:以白马河流域为例

i s s n：

1673-4831

年卷期：

2018 年 04 期

页   码：

363-370

摘   要：

以动植物来源(鸡粪便和小麦秸秆)的生物质为原料,在350和650℃条件下慢速热解制备生物炭并表征其理化性质,采用批量吸附试验研究不同吸附时间、溶液pH值和Cd~(2+)浓度条件下生物炭对Cd~(2+)的吸附特性。结果表明,随着热解温度升高,生物炭的pH值和灰分含量升高,芳香性和疏水性增强,极性减弱。相同热解温度条件下,动物来源的鸡粪炭pH值和灰分含量比植物来源的小麦秸秆炭高,芳香结构更完备。生物炭对Cd~(2+)的吸附动力学过程均符合准二级动力学模型(R2>0.99),吸附在12 h时达到平衡,吸附过程均由外部液膜扩散、表面吸附和颗粒内扩散共同控制,且后者是主要限速步骤。随着溶液pH值的升高(2.0~6.0),生物炭对Cd~(2+)的吸附量均逐渐增加。Langmuir模型能很好地描述植物来源的小麦秸秆炭对Cd~(2+)的吸附行为(R2为0.970 3~0.981 5),Freundlich模型更适用于动物来源的鸡粪炭(R2为0.971 7~0.976 9),动物来源的鸡粪炭对Cd~(2+)的吸附效果优于植物来源的小麦秸秆炭。阳离子-π作用和沉淀作用是650℃生物炭吸附Cd~(2+)的主要机制。