强壮硬毛藻生物炭的FeCl3改性及其对磷酸盐的吸附性能

来源：大连海洋大学学报杂志2022年第6期北京时间：

作者：吴超, 韩宇, 李秋雨, 赵美玥, 霍珂进, 邢荣莲, 张洪霞, 陈丽红

单位：烟台大学 生命科学学院，山东 烟台 264003

摘要：为资源化利用绿潮藻——强壮硬毛藻Chaetomorphavalida，探索以强壮硬毛藻为原料制备生物炭用于去除水体磷酸盐的可能性，采用450、650、850 ℃ 3种温度将强壮硬毛藻制备成生物炭，在最适温度下，用共沉淀法将金属(Fe、Mg、Al)氯化物掺入原始生物炭，制备成3种改性生物炭，使用比色法评估生物炭对磷酸盐的吸附能力，通过拟合动力学和等温吸附方程分析了最佳生物炭的吸附特性，并测定了最佳生物炭水体pH为3～11及生物炭投放量为1～25 g/L时的磷酸盐吸附量。结果表明：650 ℃为最适温度，改性生物炭的磷酸盐吸附量比原始生物炭有显著提升(P<0.05)，其中BC-650-Fe吸附效果最佳，Langmuir方程拟合的最大吸附量为(31.06±0.46) mg/g，实际测量的最大吸附量为(27.70±0.11) mg/g，在20 min左右时吸附达到平衡，通过动力学和等温吸附方程推测，BC-650-Fe对磷酸盐的吸附行为符合均匀的单分子层化学吸附；水体pH对BC-650-Fe的磷酸盐吸附量有显著影响(P<0.05)，在弱酸性和中性环境下具有较高的吸附量；随BC-650-Fe投放量的增加，磷酸盐去除率升高，去除率与单位吸附量呈负相关关系；在磷酸盐初始质量浓度为50 mg/L、最适吸附pH为6和BC-650-Fe投放量为10 g/L的条件下，可达到最大磷酸盐去除率(93.16%)。研究表明，热解温度、水体pH和生物炭投放量均对BC-650-Fe磷酸盐吸附量有较大影响，在650 ℃下以FeCl3改性的强壮硬毛藻生物炭具有良好的磷酸盐亲和力。

关键词：强壮硬毛藻,生物炭,改性,磷酸盐吸附

基金资助：国家自然科学基金(41906102,42076110)；大连市创新高层次人才支持计划项目(2020RD03)；烟台大学博士启动基金(SM19B17)；烟台大学大学生创新创业训练计划项目(YD2021087)