PDF《生物炭-锰氧化物复合材料吸附砷（芋）的性能研究》

1 试验材料与方法 1.1 供试吸附材料 生物炭 (英文简写为 BC) : 将玉米秸秆磨碎, 放入 马弗炉内, 氮气保护下

600 益热解

2 h, 冷却至室温. 用抽滤法将生物炭用去离子水清洗至中性,

60 益烘 干研磨后, 过100 目尼龙筛备用. 生物炭-锰氧化物复合材料 (简称炭-锰复合材 料) : 称取

5 g 生物炭放入刚玉坩埚, 加入浓度 0.035~ 0.35 mol ・ L-1 的高锰酸钾溶液

40 mL,超声波超声

2 h 混匀,

95 益水浴蒸干后,放入马弗炉

600 益无氧热解

30 min, 冷却至室温备用[19] . 理论上生物炭与锰氧化物 的质量比为 20颐

1、 10颐

1、 10颐

3、 10颐5. 制备的炭-锰复合材料宏观上是一种黑色粉末状 固体, 微观形貌通过扫描电镜观察. 从图

1 可以看出, 锰氧化物较均匀地附着在生物炭表面, 生物炭中大部 分中、 微孔隙被锰氧化物填充, 导致其比表面积变小. 生 物炭与 炭- 锰复合材 料的性 质测定方法参见Uchimiya 等[31] 的方法. 炭-锰复合材料和生物炭的基本理化性质见表 1.从表

1 可以看出,炭-锰复合材料的锰含量为 图1制备的炭-锰复合材料扫描电子显微镜照片 Figure

1 Scanning electron micrograph of biochar-manganese oxides composite A 图为放大

10 万倍, B 图为放大

50 万倍 (A) (B)

156 第32 卷第

1 期2015 年1月表1生物炭与炭-锰复合材料 (10颐1) 的基本理化性质 Table

1 Physic-chemical characteristics of biochar and biochar-manganese oxides composite 吸附材料 Absorbent 灰分 Ash 挥发性物质 Volatile substances 含水量 Water content Mn N C O H pH H/C 比表面积 Specific area/ m2 ・ g-1 % 生物炭 Biochar 10.17 9.32 3.29 nd 0.80 85.26 5.16 1.75 10.39 0.020

5 60.97 炭-锰复合材料 Biochar- manganese oxides composite 12.60 9.76 2.24 7.41 0.72 73.00 10.90 0.33 10.75 0.004

5 3.18 7.41%, 略低于理论计算值 (9.09%) ;

炭-锰复合材料 的比表面积降幅明显, 只为生物炭的 5.20%.与生物 炭材料相比,炭-锰复合材料 C 和H的含量明显下 降, 而氧含量却增加了一倍. 一般来说, H/C 可以用来 评价碳化程度[32] ;

炭-锰复合材料和生物炭的 H/C 分 别为 0.020

5 和0.004 5, 较Samsuri 等[23] 用空果皮和 水稻籽粒壳制作的生物炭 H/C (分别为 0.08 和0.05) 要低,表明

600 益热解后的炭-锰复合材料和生物炭 碳化程度较高. 1.2 吸附试验 1.2.1 不同炭-锰质量比复合材料去除砷 (芋) 试验 吸附实验采用一次平衡法, 每个处理重复

3 次. 分别称取 0.

04、 0.

08、 0.

16、 0.

24、 0.32 g 生物炭与炭-锰 复合材料 (20颐

1、 10颐

1、 10颐

3、 10颐5) , 置于

50 mL 棕色玻 璃瓶中, 加入

20 mg ・ L-1 的含砷 (芋) 溶液

20 mL (0.01 mol ・ L-1 硝酸钠为支持电解质,下同) ,振荡平衡

6 h 后, 用Whatman 滤纸过滤.用氢化物发生原子荧光光 谱仪 (AFS9780) 测定滤液中砷浓度, 根据吸附平衡前 后砷浓度差计算材料砷吸附量, 进而计算砷 (芋) 的去 除率. 1.2.2 动力学吸附试验 称取 0.10 g 生物炭与炭-锰复合材料 (10颐1) , 置于50 mL 棕色玻璃瓶中.加入

50 mg ・ L-1 的含砷溶液

20 mL, 在pH (6依0.2) 和(25依0.5) 益下振荡, 在不同时 间(2 min~7 h) 取样后操作同 1.2.1.实验重复

3 次. 1.2.3 不同 pH 下吸附材料对砷 (芋) 的吸附 分别称取生物炭与炭-锰复合材料 (10颐1) 0.10 g, 置于

50 mL 棕色玻璃瓶中. 加入