甘蔗渣生物炭吸附-还原Cr(Ⅵ)的反应研究

林春岭, 钟来元, 钟晓岚, 韦碧玉, 尹俊泳

农业环境科学学报. 2023, 42(10): 2335-2345

农业环境科学学报 ›› 2023, Vol. 42 ›› Issue (10) : 2335-2345.

甘蔗渣生物炭吸附-还原Cr(Ⅵ)的反应研究

  • 林春岭, 钟来元, 钟晓岚, 韦碧玉, 尹俊泳
作者信息 +
History +

摘要

以甘蔗渣为原材料,在限氧条件下经600℃碳化制备生物炭RC,经800℃碳化制备生物炭HC,分别研究两者对Cr(Ⅵ)的吸附-还原反应。采用扫描电子显微镜-能谱(SEM-EDS)、比表面积和孔隙分析(BET)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)和拉曼光谱(RS)等对甘蔗渣生物炭表面性质进行表征,从吸附等温线、吸附动力学等角度探讨甘蔗渣生物炭对Cr(Ⅵ)的吸附-还原反应特征及其机理。结果表明:甘蔗渣生物炭具有丰富的孔隙结构和表面活性基团,且随着碳化温度升高,甘蔗渣生物炭表面孔隙度和芳香化程度增加,而含氧官能团OH、C O等相对含量则降低。HC对Cr(Ⅵ)的吸附-还原去除效果最好,总去除量高达117.28 mg·g~(-1),较RC增加了82.42 mg·g~(-1),其中吸附反应的去除量为76.00 mg·g~(-1),比RC增加了67.99 mg·g~(-1)。随着碳化温度升高,生物炭缺陷程度降低,电子传递能力增强。HC对Cr(Ⅵ)的还原量为87.40 mg·g~(-1),较RC增加了57.03 mg·g~(-1)。吸附等温线和吸附动力学拟合结果显示,甘蔗渣生物炭对Cr(Ⅵ)的吸附更符合拟二级动力学模型。Langmuir模型适用于HC对Cr(Ⅵ)的吸附,Freundlich模型适用于RC对Cr(Ⅵ)的吸附。XPS和FTIR分析结果显示,甘蔗渣生物炭对Cr(Ⅵ)的去除机理为静电吸附、还原和络合作用,其中RC、HC吸附作用的相对贡献率分别为22.98%、64.80%,还原反应的相对贡献率分别为87.12%、74.52%,表明甘蔗渣生物炭对Cr(Ⅵ)的去除过程以还原为主。

关键词

甘蔗渣生物炭 / Cr(Ⅵ) / 去除机理 / 吸附 / 还原

引用本文

导出引用
林春岭, 钟来元, 钟晓岚, 韦碧玉, 尹俊泳. 甘蔗渣生物炭吸附-还原Cr(Ⅵ)的反应研究. 农业环境科学学报. 2023, 42(10): 2335-2345

基金

国家自然科学基金项目(41371316)

19

Accesses

0

Citation

Detail

段落导航
相关文章

/