不同作物秸秆生物炭对溶液中Pb<sup>2+</sup>、Cd<sup>2+</sup>的吸附

李瑞月; 陈德; 李恋卿; 潘根兴; 陈建清; 郭虎

文章摘要

李瑞月,陈德,李恋卿,潘根兴,陈建清,郭虎.不同作物秸秆生物炭对溶液中Pb²⁺、Cd²⁺的吸附[J].农业环境科学学报,2015,34(5):1001-1008.

不同作物秸秆生物炭对溶液中Pb²⁺、Cd²⁺的吸附

Adsorption of Pb²⁺ and Cd²⁺ in Aqueous Solution by Biochars Derived from Different Crop Residues

投稿时间：2014-11-07

DOI：10.11654/jaes.2015.05.025

中文关键词: 作物秸秆生物炭 Pb²⁺ Cd²⁺ 吸附

英文关键词: crop residue biochar Pb²⁺ Cd²⁺ adsorption

基金项目: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)

作者	单位	E-mail
李瑞月	南京农业大学农业资源与生态环境研究所, 南京 210095
陈德	南京农业大学农业资源与生态环境研究所, 南京 210095
李恋卿	南京农业大学农业资源与生态环境研究所, 南京 210095	lqli@njau.edu.cn
潘根兴	南京农业大学农业资源与生态环境研究所, 南京 210095
陈建清	南京农业大学农业资源与生态环境研究所, 南京 210095
郭虎	南京农业大学农业资源与生态环境研究所, 南京 210095

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中文摘要:

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Pb²⁺、Cd²⁺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Pb²⁺、Cd²⁺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Pb²⁺的吸附速率分别为0.044、0.019、0.012 mg·g^-1·h^-1,对Cd²⁺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Pb²⁺、Cd²⁺的吸附符合Langmuir等温吸附模型,小麦、水稻、玉米三种秸秆炭对Pb²⁺的吸附容量分别为99.65、110.31、88.82 mg·g^-1,对Cd²⁺的吸附容量分别为30.64、29.39、21.47 mg·g^-1;在溶液pH 2.5~3.5时,三者对溶液中Pb²⁺、Cd²⁺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Pb²⁺、Cd²⁺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Pb²⁺、Cd²⁺.

英文摘要:

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^-1 for Cd²⁺, respectively. The removal rates of metals from solution increased dramatically when the initial pH increased from 2.5 to 3.5. The removal mechanism of Pb²⁺ and Cd²⁺ from aqueous solution might be chemical precipitation with CO₃^2-, CO₄^3-, SiO₂ in WSB and RSB, while through adsorption on the surface of MSB particles with high amount of functional groups.

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