微纳米粒径生物炭的结构特征及其对Cd2+吸附机制

为探究不同微纳米粒径生物炭的结构特性和对Cd^(2+)吸附性能的影响.通过筛分法和球磨法制备不同粒径(180~250、50~75和≤20μm,分别表示为BC-1、BC-2和BC-3)玉米秸秆生物炭,利用元素分析、激光粒度分析、SEM、BET、FTIR和XPS等手段对生物炭的结构进行了表征,采用静态吸附实验研究了不同初始Cd^(2+)浓度、吸附时间和pH条件下生物炭对Cd^(2+)的吸附行为与机制.结果表明,随粒径减小,生物炭表现为pH值和Zeta电位均下降、芳香性和极性降低、比表面积和孔体积增大.不同粒径生物炭对Cd^(2+)的吸附动力学符合准二级动力学模型,以化学吸附为主,其平衡时间依次为:BC-1(540 min)>BC-2(360 min)>BC-3(80 min).Langmuir模型能更好拟合Cd^(2+)在不同粒径生物炭上的吸附等温过程(R^(2)>0.97),Cd^(2+)最大吸附量随粒径减小而增大,表现为:BC-3(74.43 mg·g^(-1))>BC-2(45.71 mg·g^(-1))>BC-1(44.59 mg·g^(-1)).生物炭吸附Cd^(2+)主要机制有静电吸引、表面络合和阳离子-π作用.