腐殖酸對生物炭去除水中Cr(VI)的影響機制研究

丁文川 田秀美 王定勇 曾曉嵐 徐 茜 陳健康 艾小雨

以污泥生物炭作吸附劑處理水中Cr(Ⅵ),研究了共存腐殖酸對生物炭吸附性能影響。結果表明，腐殖酸能顯著促進生物炭對Cr(Ⅵ)的吸附，大幅提高吸附量以及縮短吸附平衡時間，生物炭吸附過程符合準二級動力學模型。在溶液初始pH 4.0，生物炭濃度20 g/L，Cr(Ⅵ)初始濃度在50～800 mg/L范圍下，Langmuir模型比Freundlich模型更好地描述等溫吸附行為。加入腐殖酸(20 mg/L)后，擬合得到的理論飽和吸附量達10.10 mg/g，較未加入腐殖酸的吸附量5.56 mg/g提高近1倍。在pH 2.0～8.0范圍內，吸附量隨溶液初始pH值升高而減小。腐殖酸濃度上升,生物炭吸附能力進一步提高。紅外光譜顯示，生物炭表面的羥基、羧基、酯基、芳香環上C—H和環狀結構上的C—C等化學活性官能團與Cr(Ⅵ)的吸附有關。結合XPS分析結果，推斷腐殖酸共存促進生物炭吸附的機制是：腐殖酸提高了Cr(Ⅵ)在生物炭表面聚集濃度，有利于生物炭對Cr(Ⅵ)的直接吸附和還原，而腐殖酸本身具有的吸附能力增加了對溶液中Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)的去除。