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改性水稻生物炭对水体中Sb(Ⅲ)的吸附

马志强  胥思勤  姬江浩  彭刚毅  孙靖茹  
【摘要】:采用铁、锰对水稻秸秆生物质碳(BC)进行改性,将制备所得的锰改性生物碳(Mn-BC)和铁锰改性生物碳(Fe-Mn-BC)作为吸附剂,用于对水中Sb(Ⅲ)的吸附实验.通过全自动比表面积及孔隙度分析仪(BET)、扫描电子显微镜(SEM)对吸附剂的表面性质进行研究,在吸附最佳p H值和投加量条件下开展等温吸附、动力学吸附及体系共存阴离子影响实验,探究改性生物炭的再生吸附能力,最后利用傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、X射线光电子能谱仪(XPS)探究Mn-BC和Fe-Mn-BC对Sb(Ⅲ)的吸附机理.结果表明:改性生物炭具有更大的比表面积及总孔容积.BC在p H值为2,Mn-BC和Fe-Mn-BC在p H值为4,投加量为2.5g/L,25℃条件下,BC、Mn-BC和Fe-Mn-BC的最大吸附量分别为5.08,11.45,29.45mg/g.BC对Sb(Ⅲ)的吸附主要为物理吸附,Mn-BC和Fe-Mn-BC对Sb(Ⅲ)的吸附为化学兼具物理吸附.Mn-BC吸附Sb(Ⅲ)受F~-、HCO_3~-和H_2PO_4~-的影响较大,Fe-Mn-BC对Sb(Ⅲ)的吸附基本不受离子类型和离子强度的干扰.Fe-Mn-BC较Mn-BC具有更突出的吸附再生能力和重复利用性.Mn-BC和Fe-Mn-BC对Sb(Ⅲ)的吸附过程,先是氧化反应将大部分的Sb(Ⅲ)氧化为Sb(Ⅴ),再通过酸性条件下明显的静电作用,Sb(Ⅴ)与负载于Mn-BC上的Mn和Fe-Mn-BC上的Fe/Mn分别形成较为稳定的内层络合物Mn-O-Sb和Fe-O-Sb-Mn.此外,改性生物炭的官能基团-OH、C=O、N-H在吸附作用中也发挥着重要作用.

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