载镁香蕉秆基生物炭对养猪废水中磷的吸附性能

以香蕉秸秆为原料,氯化镁(MgCl2)为改性剂,通过批量吸附实验,研究了镁改性香蕉秆基生物炭(MgBC)对养猪废水中磷(P)的吸附过程。利用等温吸附模型和动力学模型揭示吸附行为,并利用表征技术探究MgBC对养猪废水中P的吸附机制。结果表明,MgBC对P的理论最高吸附量为60.98 mg/g,吸附过程符合Freundlich模型,为多分子层的化学吸附;动力学吸附均符合准2级动力学,吸附过程主要包括表面吸附、颗粒内扩散以及液膜扩散。MgBC吸附养猪废水中P的主要机理是形成Mg-O-P低结晶度的化合物以及生物炭表面C-H、C=O、C-OH等官能团参与PO43-反应。

负载镁香蕉茎秆基生物质炭的制备与表征

利用废弃的香蕉茎秆制备了一种负载镁的生物质炭吸附剂。以磷为目标污染物,采用Box-Behnken响应曲面法研究了MgCl_2浓度、碳化温度和碳化时间对磷吸附量的单独作用及交互影响作用,并建立了数学模型。结果表明,所建的数学模型对实验数据拟合度高,自变量对响应值的影响次序为:MgCl_2浓度>炭化温度>炭化时间,MgCl_2浓度与炭化温度交互影响显著;最佳工艺条件为MgCl_2浓度1.15 mol/L,炭化温度430℃,炭化时间4 h。模型预测最佳吸附量q_e为38.67 mg/g,验证实验结果q_e为39.27 mg/g,预测值与测定值偏差率为1.55%。在吸附磷后的负载镁生物质炭的X射线衍射谱图上,出现了磷酸氢镁(MgHPO_4·3H_2O)的特征衍射峰。