PDF《互花米草生物炭的理化特性及其对镉的吸附效应》

2017 年3月采自崇明东滩北八 滩涂处.将互花米草带回实验室, 剔除砂砾、 石子、 尘 土等杂物后, 用去离子水仔细清洗后切割至 2~3 cm. 洗净的样品放入烘箱中

65 益烘干

48 h,经研磨式粉 碎机磨粉, 过100 目孔径筛后密封备用. 采用 TGA 热重分析仪 (Pyris

1 TGA, 美国) 测定 样品热重曲线, 微商热重曲线由热重数据进行处理绘 制[13] . 1.2 互花米草生物炭的制备与表征 称取一定质量样品于瓷坩埚中, 放入真空管式高 温烧结炉 (GSL-1600X, 中国) , 分别保持

350、

400、

450、

500、

550 益和

600 益炭化

2 h, 自然冷却至室温后 取出称重.升温前充入炉腔

2 倍体积的氮气, 加热过 程中以

1 L ・ min-1 速度充入氮气,以持续保持炉内氮 气体积来营造缺氧限氧条件. 真空管式高温烧结炉升 温速率设置为

10 益・min-1 . 制得不同热解温度生物炭后,分别对其进行表 征: 采用元素分析仪 (VARIO MICRO CUBE, 德国) 测 定生物炭中 C、 H、 N 元素含量;

pH 测定: 0.5 g 生物炭 放入

10 mL 去离子水中,振荡

30 min,静置

10 min, pH 计测定悬浮液 pH 值[14] ;

采用比表面积及孔隙测定 仪(ASAP2020, 美国) 测定生物炭比表面积和孔径;

生 物炭产率和灰分参照文献[15]测定. 1.3 互花米草生物炭对镉的吸附作用研究 在

350、

400、

450、

500、

550、

600 益6种热解温度 下,分别取 0.5 g 制备的生物炭样品于

1000 mL 烧杯 中, 添加

500 mL Cd2+ 溶液, 背景电解质 NaNO3 的浓度 为0.01 mol ・ L-1 .吸附反应于磁力搅拌器上

25 益恒温 搅拌完成. 用一次性无菌注射器取样后过 0.45 滋m 微 孔滤膜, 利用火焰原子吸收光谱仪 (ContrAA 700, 德国) 测定滤液中 Cd2+ 质量浓度 (mg ・ L-1 ) [16] . 设3个平行 处理, 并重复

2 次. 吸附率试验及动力学吸附试验中 Cd2+ 溶液浓度 为2.0 mg ・ L-1 , 自加入时刻起 源h内每隔

15 min 取样,

4 h 后每隔 圆h取样, 吸附反应总时长为

24 h. 等温吸附试验初始浓度分别为 0.

5、 1.

0、 2.

0、 4.

0、 8.0 mg ・ L-1 , 吸附反应

24 h 后取样. Cd2+ 的平衡吸附量 (q) 、 吸附率 (R) 及等温吸附模 型方程式由以下公式计算: q= V (C0-Ce ) m (1) R= (C0-Ct ) C0 伊100% (2) Langmuir 等温吸附模型:

1 q =

1 Ce bqmax +

1 qmax (3) 仇祯, 等: 互花米草生物炭的理化特性及其对镉的吸附效应

173 农业环境科学学报 第37 卷第

1 期12

10 8

6 4

2 温度/益0200

400 600

800 TG DTG Freundlich 等温吸附模型: q=KC

1 n (4) 式中: C

0、 Ce 和Ct 分别为 Cd2+ 的初始浓度、 平衡浓度和 t 时刻浓度, mg ・ L-1 ;

V 为Cd2+ 溶液体积, L;

q 和qmax 分 别为平衡吸附量和最大吸附量, mg ・ g-1 ;

b 是Langmuir 常数,表示吸附强度;

K 是Freundlich 吸附系数, 表 示吸附容量, mg ・ g-1 ;

n 是Freundlich 常数, 表示吸附 强度. 1.4 最优热解温度下互花米草生物炭的吸附性能研究 1.4.1 互花米草生物炭对镉的吸附动力学实验 选择吸附性能较为良好的互花米草生物炭, 对其Cd2+ 吸附量随时间的变化进行一级和二级动力学 方程拟合[17] : 一级动力学方程: ln (qe -qt ) =lnqe -k1 t (5) 二级动力学方程: t qt =

1 k2 q2 e + t qe (6) 式中: qt 和qe 分别是 t 时刻的吸附量和平衡时的吸附 量, mg・ g-1 ;

t 为时间, min;

k1 为一级吸附速率系数, min-1 ;