环境修复

定量分析秸秆和猪粪生物炭对镉的吸附作用

2021-04-21 09:39:19 农业环境科学 作者:陈乔 任心豪 贺飞 杨淑媛 郭军康

摘要:为定量研究生物炭对镉(Cd)的吸附作用,以灰分含量不同的小麦秸秆(W)和猪粪(P)为原材料,分别在300℃ 和700℃ 下热解制备4 种生物炭(WBC300、WBC700、PBC300 和PBC700),定量分析了生物炭对Cd 的吸附作用。

结果表明:除灰后生物炭对Cd 的吸附能力显著下降38.5%~83.0%,且除灰处理对BC700 影响较BC300 大。生物炭无机组分主要通过沉淀作用和离子交换作用吸附溶液中的Cd,有机组分主要通过含氧官能团的络合作用吸附Cd。在pH 5.0、Cd 初始浓度为200 mg·L-1条件下,沉淀作用、离子交换作用和络合作用在PBC300 吸附Cd 的过程中贡献率分别为52.1%、32.2%和15.5%,PBC700 分别为91.9%、5.10%和2.96%,WBC300 分别为23.9%、36.2%和39.9%,WBC700 分别为63.5%、21.8%和14.7%。

研究表明,随着生物炭热解温度的升高,沉淀作用在生物炭吸附Cd 的过程中贡献率升高,而离子交换作用和络合作用贡献率下降;无机沉淀作用和离子交换作用为灰分含量较高的生物炭吸附Cd 的主要机理。

结 论:

(1)无机组分和有机质是生物炭吸附Cd 的主要组分,其中无机组分主要通过沉淀作用和离子交换作用吸附溶液中的Cd,有机质通过表面含氧官能团的络合作用吸附溶液中的Cd。

(2)随着生物炭热解温度的升高,沉淀作用在生物炭吸附Cd 过程中的贡献率升高,而离子交换作用和络合作用贡献率下降。

(3)灰分含量较高以及高温制备的生物炭,无机沉淀作用和离子交换作用为生物炭吸附Cd 的主要机理;低温制备的有机质含量较高的生物炭有机质对Cd 的吸附贡献率较高。

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