中文关键词生物炭(BC)改性镉(Cd)吸附特性回收利用 英文关键词biochar (BC)modificationcadmium (Cd)adsorption propertiesrecycling

作者	单位	E-mail
崔志文	常州大学环境与安全工程学院, 常州 213164 江苏省石油化工安全与环保工程研究中心, 常州 213164	1178315828@qq.com
任艳芳	常州大学环境与安全工程学院, 常州 213164 江苏省石油化工安全与环保工程研究中心, 常州 213164 贵州大学农学院, 贵阳 550025	yanfangren@126.com
王伟	常州大学环境与安全工程学院, 常州 213164 江苏省石油化工安全与环保工程研究中心, 常州 213164
张黎明	常州大学环境与安全工程学院, 常州 213164 江苏省石油化工安全与环保工程研究中心, 常州 213164
张陆云	常州大学环境与安全工程学院, 常州 213164 江苏省石油化工安全与环保工程研究中心, 常州 213164
王曦玥	常州大学环境与安全工程学院, 常州 213164 江苏省石油化工安全与环保工程研究中心, 常州 213164
何俊瑜	常州大学环境与安全工程学院, 常州 213164 江苏省石油化工安全与环保工程研究中心, 常州 213164 贵州大学农学院, 贵阳 550025	junyuhe0303@126.com

中文摘要 通过对小麦秸秆生物炭（BC）进行碱和磁复合改性得到改性小麦秸秆生物炭（FKC），在SEM-EDS、BET、FT-IR、XRD和VSM等表征的基础上，研究了FKC对水中Cd²⁺的吸附特性及温度、pH值和投加量等对吸附特性的影响，探讨了碱和磁复合改性提高小麦秸秆生物炭吸附Cd²⁺性能的机制.结果表明，与BC相比，KFC结构疏松多孔，表面积增加了19.11倍，O—H、C=O、C=C等芳香族和含氧官能团数量增多，并且出现新的官能团Fe—O.FKC具有磁性，其磁化强度为8.43 emu·g^-1，能够回收重复使用.FKC对Cd²⁺的吸附更符合准二级动力学和Langmuir等温吸附模型，表明其主要以化学吸附为主，FKC的理论最大平衡吸附量为23.44 mg·g^-1，是BC的1.47倍.FKC对Cd²⁺的吸附是自发的吸热过程.在pH为2~8范围内，随pH的升高FKC的吸附能力逐渐提高.生物炭的投加量为10 g·L^-1较好.经3次"吸附-解吸-再吸附"循环后，FKC对Cd²⁺的吸附量仍达到17.71 mg·g^-1，表明其有良好的重复利用性.该研究结果可为碱和磁复合改性小麦秸杆生物炭应用于Cd污染废水处理提供理论指导. 英文摘要 Wheat straw biochar (BC) was modified by KOH and magnetics to generate composited modified biochar (FKC). Based on characterization by scanning electron microscopy-energy dispersive spectrometry (SEM-EDS), Brunauer-Emmett-Teller (BET), Fourier transform infrared (FT-IR), X-ray diffraction (XRD), and magnetic (VSM) techniques, the adsorption characteristics and mechanisms of Cd²⁺ in water and the effects of temperature, pH value, and dosage on the adsorption characteristics of FKC were studied. The results showed that the modified biochar was loose and porous. The specific surface area of FKC increased by 19.11 times, the number of aromatic and oxygen-containing functional groups such as O—H, C=O, and C=C increased, and a new functional group Fe—O formed compared to the BC. FKC is magnetic, and its magnetization is 8.43 emu·g^-1, which can be recycled and reused. The adsorption of Cd²⁺ by FKC fitted well with the pseudo-second-order kinetic model and the Langmuir model, indicating that chemical adsorption is the main adsorption mechanism. The theoretical maximum equilibrium adsorption capacity of FKC is 23.44 mg·g^-1, which is 1.47 times that of BC. The thermodynamic parameters suggested the adsorption of Cd²⁺ by FKC was a spontaneous and endothermic process. The adsorption capacity increased with an increase of pH in the region 2-8, and a biochar dosage of 10 g·L^-1 was used. After three cycles of adsorption-desorption-adsorption, the adsorption capacity of Cd²⁺ by FKC still reached 17.71 mg·g^-1, indicating that FKC has good reusability. These results can provide a theoretical basis for the application of KOH and magnet-modified biochar from wheat straw to remove heavy metals from contaminated wastewater.

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