孔隙堵塞效应降低生物质炭-磁铁矿混合物对镉的吸附能力

摘要：

利用吸附实验,通过吸附等温模型,研究了磁铁矿、生物质炭和生物质炭-磁铁矿混合物对Cd的吸附能力;在此基础上,使用X射线光电子能谱(xPs)和BCR连续提取法对吸附介质上Cd的结合形态进行分析.Langmuir和Freundlich两种吸附等温模型拟合结果表明,无论单一的磁铁矿和生物质炭或是二者的混合物对Cd的吸附均为单层吸附.磁铁矿和生物质炭对Cd单独吸附的吸附量分别为18.9、14.0 mg· kg-1,而生物质炭-磁铁矿混合物对Cd的吸附量为12.0 mg·kg-1,低于其单独吸附Cd的吸附能力.当加入胡敏酸(HA)时,磁铁矿和生物质炭对Cd的吸附量分别为23.0、14.7 mg·kg-1,混合物对Cd的吸附量为13.3 mg·kg-1,混合后材料对Cd的吸附能力均降低.粒径、孔隙度和形貌表征结果显示,生物质炭粒径(10～100μm)远大于磁铁矿粒径(1～10 μm),混合后部分磁铁矿纳米颗粒堵塞生物质炭的微孔,使混合后材料孔隙度明显降低(88.5％～74.5％),从而导致混合材料吸附能力下降.XPS分析中,与磁铁矿混合或加入HA都对生物质炭表面C--O官能团含量有影响,从而影响吸附效果.从XPS结果还可以看出,吸附后的Cd全部以Cd2+形式存在,BCR连续提取也证明吸附剂上的Cd主要以可交换态存在.磁铁矿和生物质炭除去Cd主要依赖表面吸附、络合及共沉淀.吸附的Cd较不稳定,随着环境变化容易发生解吸作用,重新释放到环境中.

关键词：镉;磁铁矿;生物质炭;吸附;孔隙;结合形态

所属期刊栏目：41

分类号：X131.3;X53(环境化学)

资助基金：国家自然科学基金;国家重点研发计划;河南农业大学科技创新基金项目

在线出版日期：2021-11-12（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：4140-4149