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不同作物秸秆生物炭对溶液中Pb^2+、Cd^2+的吸附 预览 被引量:68

Adsorption of Pb~(2+) and Cd~(2+) in Aqueous Solution by Biochars Derived from Different Crop Residues
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摘要 为研究秸秆生物质炭的性质特征对其吸附重金属的影响,在限氧条件下将粉碎的小麦、水稻、玉米秸秆于450℃热裂解制备三种秸秆炭。研究了三种秸秆炭对溶液中Pb^2+、Cd^2+的吸附特性,并对其性质特征进行了测定分析。结果表明:三种秸秆炭对Pb^2+、Cd^2+的吸附符合准二级动力学模型,小麦、水稻、玉米三种秸秆炭对Pb^2+的吸附速率分别为0.044、0.019、0.012 mg·g^-1·h^-1,对Cd^2+的吸附速率分别为0.195、0.164、0.070 mg·g^-1·h^-1。三者对不同浓度下Pb^2+、Cd^2+的吸附符合Langmuir等温吸附模型,小麦、水稻、玉米三种秸秆炭对Pb^2+的吸附容量分别为99.65、110.31、88.82 mg·g^-1,对Cd^2+的吸附容量分别为30.64、29.39、21.47 mg·g^-1;在溶液p H 2.5~3.5时,三者对溶液中Pb^2+、Cd^2+的去除率急剧增加。小麦和水稻秸秆炭含有较高的碳酸盐、磷酸盐等无机矿物组分以及相对较高的阳离子交换量,对溶液中的Pb^2+、Cd^2+的去除可能是由于化学沉淀作用较强烈,而玉米秸秆炭的有机碳及官能团含量较高,孔隙结构较好,比表面积大,可能主要通过表面吸附及官能团的络合作用去除溶液中Pb^2+、Cd^2+。 Three kinds of crop residues, including wheat straw, rice straw, and maize stalk, were used to generate biochars at pyrolysis temperature of 450 ℃. The biochars obtained were employed to study Pb2+and Cd2+adsorption. Results showed that the sorption kinetics of Pb2+and Cd2+on biochar particles followed pseudo second order kinetic model. The adsorption rates of Pb2+by wheat straw biochar(WSB), rice straw biochar(RSB) and maize stalk biochar(MSB) were 0.044, 0.019 and 0.012 mg·g-1·h-1 and 0.195, 0.164 and 0.070 mg·g-1·h-1 for Cd2+, respectively. Isothermal adsorption of Pb2+and Cd2+by WSB, RSB and MSB fitted well with Langmuir equation. The maximum sorption capacity of Pb2+by WSB, RSB and MSB was 99.65, 110.31 and 88.82 mg·g-1, and 30.64, 29.39, and 21.47 mg·g-1for Cd2+, respectively.The removal rates of metals from solution increased dramatically when the initial p H increased from 2.5 to 3.5. The removal mechanism of Pb2+and Cd2+from aqueous solution might be chemical precipitation with CO2-3, PO3-4, Si O2 in WSB and RSB, while through adsorption on the surface of MSB particles with high amount of functional groups.
作者 李瑞月 陈德 李恋卿 潘根兴 陈建清 郭虎 LI Rui-yue;CHEN De;LI Lian-qing;PAN Gen-xing;CHEN Jian-qing;GUO Hu;Institute of Resource, Ecosystem and Environment of Agriculture, Nanjing Agricultural University;
出处 《农业环境科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第5期1001-1008,共8页 Journal of Agro-Environment Science( J. Agro-Environ. Sci.)
基金 公益性行业(农业)科研专项经费项目子课题(201303095-11) 农业科技成果转化资金项目(2013GB23600666)
关键词 作物秸秆 生物炭 PB2+ Cd2+ 吸附 crop residue biochar Pb2+ Cd2+ adsorption
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