高铁酸钾改性生物炭的制备及其对水体中Cd(Ⅱ)的吸附特性

随着工业化的发展,金属铬Cd(Ⅱ)的过量排放将对人类和环境造成巨大的危害.以花生壳为原料制备生物炭,并用高铁酸钾(K2FeO4)对其进行改性,制备了磁性吸附剂(Fe-BC)用于吸附并降低水体中的Cd(II).实验探究了吸附时间、溶液pH、Cd(II)质量浓度和生物炭添加量对吸附效果的影响.研究发现,当溶液pH为6、吸附饱和时间为2 h、饱和Cd(II)质量浓度为300 mg·L?1、吸附剂添加量为4.0 g·L?1时,Cd(II)最大吸附量可达到153.28 mg·g?1.较高的pH值会导致Cd(II)以沉淀的形式析出.同时,多种表征手段表明,改性剂K2FeO4改善了生物炭表面的孔径结构,增加了生物炭表面C=C、C=O和?OH官能团的数量,FTIR还证明了吸附过程中官能团与Cd(II)发生络合作用,从而有效提高吸附效率.Fe-BC在第4次脱附-吸附实验中对Cd(II)的吸附量达79.38 mg·g?1,该生物炭具有良好的重复利用性能.为了进一步研究该生物炭的吸附性能,对该吸附过程进行了吸附动力学和吸附等温线的研究,结果表明Fe-BC生物炭对Cd(II)的吸附属于单层表面的吸附,以化学吸附为主、物理吸附为辅.综上所述,Fe-BC生物炭材料制备简单、经济环保,具有吸附速率快、吸附容量大、吸附效率高、化学稳定性好的优点,能够有效降低水体中Cd(II)含量,降低其生态风险,为废弃生物质资源化以及水体污染治理提供了参考.