改性生物炭吸附焦化废水中苯酚和氨氮的特性及机制

来源：环境科学杂志2025年第1期北京时间：

作者：马锋锋,郑旭东,赵浩,康宏兵,李庆,焦雅仙,张建

单位：兰州交通大学环境与市政工程学院, 兰州 730070,兰州交通大学环境与市政工程学院, 兰州 730070,兰州交通大学环境与市政工程学院, 兰州 730070,兰州交通大学环境与市政工程学院, 兰州 730070,兰州交通大学环境与市政工程学院, 兰州 730070,兰州交通大学环境与市政工程学院, 兰州 730070,兰州交通大学环境与市政工程学院, 兰州 730070

摘要：将玉米秸秆制备成生物炭（CSBC），并通过NaOH处理得到改性生物炭（MCSBC），采用批平衡法研究CSBC和MCSBC对苯酚和氨氮（NH₄+-N）的吸附特征，考察了投加量和溶液pH值等因素对MCSBC吸附苯酚和NH₄+-N的影响，并结合实验结果与表征数据对MCSBC吸附苯酚和NH₄+-N的机制进行了探究.结果表明，CSBC和MCSBC对苯酚的吸附过程是非均相和多种反应协同作用的扩散过程；对NH₄+-N的吸附过程以化学吸附为主，且CSBC和MCSBC对二者的吸附过程主要为单分子层吸附.等温吸附数据表明，在双组分系统中，MCSBC对苯酚和NH₄+-N的最大吸附量（q_m）分别为415.81 mg·g-1和287.73 mg·g-1，相较于单组分系统分别提升了361.55%和11.67%.MCSBC对苯酚的吸附在酸性条件较好，对NH₄+-N的吸附在碱性条件较佳，二者共存时可采用焦化废水的平均pH值8；最佳投加量均为4 g·L-1，且MCSBC具有良好的循环再生能力.MCSBC吸附苯酚的机制包括π—π相互作用、氢键作用和孔隙填充作用；吸附NH₄+-N的机制包括孔隙填充作用、氢键作用、离子交换作用和静电吸引作用.在双组分系统中，优先被吸附的NH₄+-N可通过电荷辅助氢键作用极大促进MCSBC对苯酚的吸附.综上所述，MCSBC对于处理焦化废水中苯酚和NH₄+-N具有较高的应用价值.

关键词：改性生物炭,焦化废水,苯酚,氨氮,吸附,