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Al改性柠条生物炭对P的吸附特性及其机制

王彤彤  崔庆亮  王丽丽  谭连帅  孙层层  郑纪勇  
【摘要】:为高效利用生物质能源,以常见农林废弃物柠条为原料,在650℃、3h条件下,采用限氧热裂解法制备生物炭,通过直接修饰法用Al改性柠条生物炭,进行批量吸附P实验.利用4种等温吸附模型(Langmuir、Freundlich模型、Temkim、D-R模型)和4种吸附动力学模型(准一级动力学、准二级动力学、Elovich模型、颗粒内扩散模型)以及p H值、添加量影响试验,探讨Al改性生物炭对P的吸附特性.同时,使用FTIR红外、元素分析、SEM和比表面积及孔径分析等技术表征了生物炭的理化性质,揭示了Al改性生物炭对P的吸附机理,并对比了多种改性生物炭对P的吸附效果.结果表明:柠条生物炭(NB)对P的吸附量很低,Al改性柠条生物炭(Al-NB)最佳改性比例为0.2:1,对P的吸附量是NB的8.35倍.Langmuir模型能够很好的描述Al-NB对P的等温吸附过程;Al-NB对P的吸附动力学符合准一级动力学模型,说明其吸附通过边界扩散完成的单层吸附.Al-NB对P的理论最大吸附量为19.97mg/g,平衡时间为24h.随着添加量的增大,Al-NB对P的吸附量不断减小,去除率逐渐增加,2.5g/L为最佳添加量;最适p H为4~10,当p H=7时,达到最大;吸附P后,溶液的p H值向中性范围倾靠,有一定缓冲作用.吸附机理包括:静电吸附作用,配体交换(羟基),P与阴离子(NO3-)交换,颗粒内表面络合作用等.以期为水体富营养化治理提供科学依据.

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