改性山竹壳炭对废水中Ni(Ⅱ)的吸附效果与机理研究

选用山竹壳为原料,在100~500℃条件下慢速热解和KOH、K2 FeO4改性制得改性山竹壳生物炭,用于水中Ni(Ⅱ)的吸附和机理研究。XPS、FTIR、BET等表征手段表明:改性后的山竹壳生物炭表面出现了丰富的孔状结构,比表面积高达13.1 m^(2)/g,有利于对Ni(Ⅱ)的吸收。—OH、C—C、C=O、C—O等官能团含量显著改变,促进了离子交换过程,有利于生物炭对重金属的吸附。改性后的山竹壳生物炭对Ni(Ⅱ)的吸附量从9.71 mg/g显著上升至75.91 mg/g。吸附量的上升可能是由于Ni(Ⅱ)与改性生物炭表面的金属阳离子发生了离子交换,部分Ni(Ⅱ)与改性山竹壳炭表面的—OH、—COOH等官能团发生了反应,并以络合物或沉淀的形式存在。改性生物炭吸附Ni(Ⅱ)的动力学符合拟二级动力学方程,该吸附过程主要以化学吸附为主。同时,改性生物炭在六次吸附脱附循环试验后对Ni(Ⅱ)的吸附量仍高达19.18 mg/g,与其他生物炭吸附量对比,证明了该改性山竹壳炭具有良好的重复使用性能。改性山竹壳生物炭炭被认为是一种有效处理废水中Ni(Ⅱ)的吸附剂,该改性以及生物炭的制备方法为后续水中污染物吸附提供了新的见解和方向。

改性西瓜皮生物炭对废水中Pb^(2+)的吸附研究

以西瓜皮为原料制备生物炭(WM)吸附水中的Zn^(2+),再将吸附后的生物炭进行二次热解,制得WM-Zn并用于吸附水中的Pb^(2+)。研究表明,WM-Zn对Pb^(2+)的吸附容量(163.84 mg/g)高于WM的吸附容量(87.64 mg/g)。利用X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、元素分析(EA)、X射线衍射(XRD)、吸附比表面测试法(BET)和Zeta电位对生物炭进行了表征,发现WM-Zn表面孔结构的扩大和官能团的增多均有助于Pb^(2+)的去除,WM-Zn对Pb^(2+)的吸附可归结为官能团络合、静电吸附、物理吸附和沉淀作用。此外,WM吸附Zn^(2+)和WM-Zn吸附Pb^(2+)均符合Langmuir等温吸附模型和拟二级动力学模型,表明吸附过程是以单分子层吸附为主的化学吸附。在吸附−解吸循环实验中,WM-Zn在第6次循环中吸附量可达到87.36 mg/g,表明WM-Zn吸附具有良好的可重复性。