核桃青皮生物炭对重金属的吸附效应分析

来源：环境科学杂志2023年第1期北京时间：

作者：朱晓丽,程燕萍,申烨华,张子夜,王军强,尚小清

单位：西北大学城市与环境学院, 西安 710127,西北大学城市与环境学院, 西安 710127,西北大学化学与材料科学学院, 西安 710127,西安金博瑞生态科技有限公司, 西安 710065,西安金博瑞生态科技有限公司, 西安 710065,西安金博瑞生态科技有限公司, 西安 710065

摘要：以核桃青皮为原料，分别在300、500和700℃的条件下经过限氧热解制备了核桃青皮生物炭WP300、WP500和WP700，并应用于溶液中Pb2+、Cu2+和Cd2+的吸附去除.结果表明，中等热解温度下的WP500具有最高的重金属吸附性能，且在溶液初始pH为8时吸附效果最佳，对Pb2+、Cu2+和Cd2+的去除率分别为97.87%、99.78%和71.15%.不同吸附体系下所需的生物炭投加量不一致，在单一金属体系中，WP500对Pb2+、Cu2+和Cd2+的最佳投加量为1.3、2.1和1.9 g ·L-1，而在复合污染体系下，生物炭最佳投加量为5.1 g ·L-1.此外，在单一和复合重金属反应体系中，WP500对3种重金属的吸附量均呈现出Pb2+>Cu2+>Cd2+的规律，且在竞争吸附条件下，3种吸附质之间不存在协同或拮抗作用.等温吸附模型拟合结果显示，WP500对Pb2+、Cu2+和Cd2+的固定方式较为多元，而动力学拟合结果则证明了WP500与Pb2+、Cu2+和Cd2+之间主要是化学吸附.分析表明核桃青皮生物炭对3种重金属的吸附机制涉及孔隙填充、静电吸附、离子交换、矿物沉淀、官能团络合和π-π电子供体-受体相互作用.本研究为核桃青皮的资源化利用提供了一种新的视角.

关键词：核桃青皮生物炭,镉,铜,铅,复合污染体系,吸附动力学,等温吸附模型,