CO2气氛热解与硝酸改性的生物炭Pb2+吸附性能对比
来源：环境科学杂志2024年第1期北京时间：
作者：江豪,陈瑞芝,朱自洋,王琳,段文焱,陈芳媛
单位：昆明理工大学环境科学与工程学院, 云南省土壤固碳与污染控制重点实验室, 昆明 650092,昆明理工大学环境科学与工程学院, 云南省土壤固碳与污染控制重点实验室, 昆明 650092,昆明理工大学环境科学与工程学院, 云南省土壤固碳与污染控制重点实验室, 昆明 650092,昆明理工大学环境科学与工程学院, 云南省土壤固碳与污染控制重点实验室, 昆明 650092,昆明理工大学环境科学与工程学院, 云南省土壤固碳与污染控制重点实验室, 昆明 650092,昆明理工大学环境科学与工程学院, 云南省土壤固碳与污染控制重点实验室, 昆明 650092
摘要：酸改性处理常被用于生物炭的改性过程,但也存在酸消耗量大、废液处理难和成本高等问题.利用热解过程直接改性提高生物炭重金属的去除效果、降低改性成本,是未来实现改性生物炭广泛使用的重要前提.为评估CO2气氛热解法在生物炭制备和应用方面的优势和潜力,对CO2气氛热解与HNO3改性生物炭对Pb2+的去除性能进行对比分析.采用元素分析、傅里叶红外光谱（FTIR）和X射线光电子能谱（XPS）对生物炭的元素组成和结构特性进行表征.结果表明,500℃热解条件下,HNO3改性的生物炭产生了较多的C=O和O=C—O—等羧基类官能团,并引入了—NO2（asy）和—NO2（sym）基团,提高了生物炭的表面活性和络合能力.CO2气氛制备生物炭中含有较多的金属碳酸盐,可通过离子交换和共沉淀作用吸附去除Pb2+.此外,CO2改性生物炭具有较大的比表面积和更优的微孔结构,有利于Pb2+传质扩散,促进表面吸附,W500CO2和W700CO2对Pb2+的吸附容量提升显著,达到60.14 mg·g-1和71.69 mg·g-1.而HNO3改性生物炭W500N2-A和W700N2-A对Pb2+的最大吸附容量较低,分别为42.26 mg·g-1和68.3 mg·g-1.CO2改性生物炭吸附容量优于HNO3改性生物炭,是由于比表面积和官能团的双重作用.因此,CO2气氛直接热解相比于HNO3改性生物炭具有成本低、环境友好和重金属去除效率高等优点,是一种值得推广应用的生物炭改性方法.
关键词：生物炭,二氧化碳（CO2）,HNO3改性,重金属,吸附,矿物,
