氧化松木生物炭高效去除水中Pb及定量吸附机理

doi:10.19965/j.cnki.iwt.2020-0908

工业水处理 ›› 2021, Vol. 41 ›› Issue (7): 88-93. doi: 10.19965/j.cnki.iwt.2020-0908

氧化松木生物炭高效去除水中Pb及定量吸附机理

周振扬¹(),杨驰浩¹,尹微琴¹,侯建华^1,²,王圣森^1,²,王小治^1,^2,*()

1. 扬州大学环境科学与工程学院, 江苏扬州 225127
2. 江苏省有机固体废弃物资源化协同创新中心, 江苏南京 210095

收稿日期:2021-05-05 出版日期:2021-07-20 发布日期:2021-07-26
通讯作者: 王小治 E-mail:13861396587@163.com;xzwang@yzu.edu.cn
作者简介:周振扬(1996-), 硕士。E-mail: 13861396587@163.com
基金资助:
国家自然科学基金(41977085);国家自然科学基金(31772394);江苏省现代农业项目(BE2018328);江苏省六大人才高峰创新团队项目(2018-TD-JNHB-012);扬州大学优秀教学团队项目

Efficient removal and quantitative adsorption mechanisms of Pb from water by oxidized pine biochars

Zhenyang Zhou¹(),Chihao Yang¹,Huiqin Yin¹,Jianhua Hou^1,²,Shensen Wang^1,²,Xiaozhi Wang^1,^2,*()

1. College of Environmental Science and Engineering, Yangzhou University, Yangzhou 225127, China
2. Jiangsu Organic Solid Waste Recycling Collaborative Innovation Center, Nanjing 210095, China

Received:2021-05-05 Online:2021-07-20 Published:2021-07-26
Contact: Xiaozhi Wang E-mail:13861396587@163.com;xzwang@yzu.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

用H₂O₂、KMnO₄（Mn）和Mn（CH₃COO）₂·4H₂O（MnC）改性松木生物炭（PW），通过吸附实验和表征探究其对Pb的去除能力和去除机理，并定量分析各种吸附机制的贡献率。PW-H₂O₂、PW-Mn、PW-MnC对溶液中Pb的吸附量分别是原始生物炭的6、8.5、7.9倍。两种锰改性生物炭比表面积显著提高，其表面形成了MnO₂。阳离子交换对吸附的贡献率占PW-Mn、PW-MnC吸附Pb的74.6%、87.5%。表明BC-MnC是一种去除工业废水中重金属Pb的综合性能优异的材料。

关键词: 松木生物炭, 化学氧化, 工业废水

Abstract:

Biochar was prepared from pine wood(PW) and modified by H₂O₂, KMnO₄ and Mn(CH₃COO)₂·4H₂O. The removal capacity and mechanism of Pb was explored through adsorption experiments and characterization, and various adsorption mechanisms were quantitatively analyzed to reveal the contribution rate of each mechanism. The adsorption capacity of Pb in the water of PW-H₂O₂, PW-Mn, PW-MnC was 6, 8.5 and 7.9 times that of the original biochar. The specific surface area of two kinds of manganese-modified biochar increased obviously and on the surface of which MnO₂ were formed. And the contribution rate of cation exchange to adsorption accounted for 74.6% and 87.5% of Pb adsorption. The results showed that PW-MnC was a kind of material with excellent comprehensive performance in removing heavy metal Pb from industrial wastewater.

Key words: pine biochar, chemical oxidation, industrial wastewater

中图分类号:

X703
TQ424

周振扬,杨驰浩,尹微琴,侯建华,王圣森,王小治. 氧化松木生物炭高效去除水中Pb及定量吸附机理[J]. 工业水处理, 2021, 41(7): 88-93.

Zhenyang Zhou,Chihao Yang,Huiqin Yin,Jianhua Hou,Shensen Wang,Xiaozhi Wang. Efficient removal and quantitative adsorption mechanisms of Pb from water by oxidized pine biochars[J]. Industrial Water Treatment, 2021, 41(7): 88-93.

https://gyscl.magtechjournal.com/CN/Y2021/V41/I7/88

图/表 10

参考文献 11

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样本	C/%	H/%	N/%	O/%	Mn/（g·kg^-1）	H/C	灰分/%	BET表面积/（m²·kg^-1）	孔径/nm
PW	81.76	4.01	0.18	14.65	/	0.37	6.78	0.67	2.04
PW-H₂O₂	81.5	6.68	0.17	15.13	/	0.39	3.68	0.57	1.88
PW-Mn	42.4	3.76	0.14	20.54	201	0.45	42.13	15.89	3.62
PW-MnC	40.3	3.81	0.15	25.78	197	0.48	39.45	6.21	3.46

样本	C/%	H/%	N/%	O/%	Mn/（g·kg^-1）	H/C	灰分/%	BET表面积/（m²·kg^-1）	孔径/nm
PW	81.76	4.01	0.18	14.65	/	0.37	6.78	0.67	2.04
PW-H₂O₂	81.5	6.68	0.17	15.13	/	0.39	3.68	0.57	1.88
PW-Mn	42.4	3.76	0.14	20.54	201	0.45	42.13	15.89	3.62
PW-MnC	40.3	3.81	0.15	25.78	197	0.48	39.45	6.21	3.46

样品	准一级动力学			准二级动力学
样品	q_e/（mg·g^-1）	k₁/h^-1	R²	qe/（mg·g^-1）	k₂/（g·mg^-1·h^-1）	R²
PW	3.054 7	0.004 3	0.958 7	3.617 8	0.001 4	0.963 4
PW-H₂O₂	17.138 4	0.01	0.973 5	19.69 8	0.015 6	0.976 7
PW-MnC	19.871	0.010 8	0.938 6	22.592 8	0.014 8	0.982 7
PW-Mn	20.829 1	0.019 8	0.898 5	22.703 5	0.001 2	0.957 8

样品	准一级动力学			准二级动力学
样品	q_e/（mg·g^-1）	k₁/h^-1	R²	qe/（mg·g^-1）	k₂/（g·mg^-1·h^-1）	R²
PW	3.054 7	0.004 3	0.958 7	3.617 8	0.001 4	0.963 4
PW-H₂O₂	17.138 4	0.01	0.973 5	19.69 8	0.015 6	0.976 7
PW-MnC	19.871	0.010 8	0.938 6	22.592 8	0.014 8	0.982 7
PW-Mn	20.829 1	0.019 8	0.898 5	22.703 5	0.001 2	0.957 8

样品	Freundlich			Langmuir			Temkin
样品	K_f/（mg·g^-1）	1/n	R²	q_m/（mg·g^-1）	b	R²	B/（J·mol^-1）	K_t/（L·g^-1）	R²
PW	0.579 1	0.657 3	0.987 7	3.745 4	0.003 4	0.932 9	4.92	4.37	0.952 3
PW-H₂O₂	2.232 6	0.467 1	0.969 4	23.908 4	0.006 6	0.899 6	5.52	2.19	0.935 6
PW-MnC	5.871 9	0.874 8	0.971 2	29.589	0.003 7	0.8851	6.83	2.76	0.895 9
PW-Mn	7.897 1	0.856 3	0.977 6	32.018 1	0.001 8	0.889 9	6.96	2.89	0.910 7

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