生物炭/凹凸棒石复合材料对铅镉的吸附

为探讨生物炭/凹凸棒石复合材料对废水中重金属的吸附效果与作用机理,以水稻、小麦秸秆与凹凸棒石为原料,在缺氧条件下热解制备生物炭/凹凸棒石复合材料.通过批量吸附实验研究时间、浓度及pH等因素对复合材料吸附溶液中Cd2+和Pb2+的影响,利用SEM、BET、XRD、FTIR等方法对吸附前后的复合材料进行表征分析,从定性和定量的角度分析其作用机理,明确主导吸附机制.结果表明:准二级动力学和Langmuir等温模型更符合复合材料对Cd2+和Pb2+的吸附过程.与原始生物炭和凹凸棒石相比,水稻秸秆与凹凸棒石比例为5∶1时制备的复合材料RABC5-1和小麦秸秆与凹凸棒石比例为3∶1时制备的复合材料WABC3-1具有更好的吸附效果,对Cd2+的最大吸附量分别为132.97 mg·g-1与132.39 mg·g-1,对Pb2+的最大吸附量分别为222.60 mg·g-1与220.55 mg·g-1.机理分析表明,复合材料对Cd2+和Pb2+的吸附机理主要包括沉淀作用、官能团络合作用、离子交换作用和阳离子-π作用.定量分析进一步证明,沉淀作用在RABC5-1、WABC3-1吸附Cd2+的过程中所占比例分别为84.6％、77.3％,在吸附Pb2+的过程中所占比例分别为82.0％、78.3％,是复合材料吸附重金属的主要机理,其次为阳离子交换作用,官能团络合作用和阳离子-π作用对吸附的整体贡献率较小.研究表明,复合材料RABC5-1与WABC3-1具有良好的吸附Cd2+和Pb2+的性能,是一种极具潜力的吸附材料,且沉淀作用是复合材料吸附重金属的主导机制.