生物炭和負載鐵生物炭對鎘、砷的吸附鈍化效應與反應機制.pdf

1、伴隨著采礦和工業(yè)活動排放大量重金屬引起的水體和農(nóng)田土壤鎘(Cd)和砷(As)污染已經(jīng)嚴重威脅到人們的飲用水和農(nóng)產(chǎn)品安全。生物炭(biochar)因其特殊的理化性質而具有較高的吸附鈍化重金屬能力。本文以水葫蘆或稻草秸稈為原料，制備生物炭和負載鐵生物炭，研究其對水溶液體系中Cd和As(V)的吸附效率與反應機制，并應用到土壤-水稻體系中考察其對土壤As生物有效性的影響和控制作用。主要研究內容和結論如下:
　　(1)以水葫蘆為原料制備生物

2、炭。水葫蘆熱解450℃生物炭(BC450)去除水溶液中Cd效果最好，最大吸附量～70 mg kg-1。
　　(2)化學平衡實驗和SEM，XPS分析表明離子交換和官能團絡合是BC450固定Cd的主要機理。同時，XRD顯示BC450吸附Cd后表面有CdCO3，Cd3(PO4)2，Cd3P2和K4CdCl6等晶體沉淀物存在。
　　(3)通過對水葫蘆粉末進行Fe改性制備磁性負載鐵生物炭(MWs)。初始負載1M鐵溶液，熱解終溫250℃

3、制備樣品(MW2501)吸附水體中As(V)效果最佳，基于Langmuir-Freundlic等式最佳吸附量達到7.4 mg g-1。
　　(4)溶液pH(3-10)對MW2501吸附As(V)的影響較小。此外，當競爭陰離子磷(P)≤0.1mM或者鉻和銻(Cr/Sb)分別≤0.5 mM時對MW2501吸附As(V)幾乎沒有影響。
　　(5) FTIR和XPS研究顯示砷酸根離子與鐵氧化物表面羥基絡合是其主要吸附機理，絡合過程中