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原料种类和热解温度对生物炭吸附Cd~(2+)的影响

曹健华  刘凌沁  黄亚继  陶圣年  秦文慧  任海斌  
【摘要】:以稻秆(RS)、稻壳(RH)、木屑(SD)为原料,在小型流化床实验台上制备生物炭,分析了原料种类和热解温度(400℃、500℃、600℃)对生物炭理化性质及吸附Cd~(2+)性能的影响规律,并定性和定量分析了吸附过程中的作用机制。实验结果表明:准二级动力学方程和Langmuir方程能够较好地描述生物炭样品对Cd~(2+)的吸附过程。生物炭RS500的平衡吸附量达到30.19mg/g,远远高于生物炭SD500,其中无机矿物的离子交换和沉淀反应吸附贡献值为24.95mg/g,是主导吸附机制;而生物炭SD500吸附Cd~(2+)过程中,无机矿物和π键的贡献百分比分别为49.70%和38.21%。随着热解温度的升高,生物炭吸附Cd~(2+)过程中含氧官能团的络合反应不断削弱而Cd~(2+)-π键作用不断增强;稻秆炭和稻壳炭中无机矿物的吸附贡献值则呈先上升后下降的趋势,并在500℃热解温度下达到最大值。生物炭样品吸附Cd~(2+)的作用机制中,离子交换和沉淀反应占比最大,Cd~(2+)-π键作用次之,络合反应最小。

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