蝦殼生物炭對水中重金屬Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的競爭吸附特性及機理研究*

吳 迪 江 敏，2# 吳 昊 吳思雅 許杰堯 于忠利 陳 薇

(1.上海海洋大學海洋生態(tài)與環(huán)境學院，上海 201306；2.水域環(huán)境生態(tài)上海高校工程研究中心，上海 201306；3.上海海洋大學水產(chǎn)與生命學院，上海 201306；4.上海市奉賢區(qū)水產(chǎn)技術推廣站，上海 201419)

近年來，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等人類活動造成的水體重金屬污染已成為世界性問題[1]。重金屬具有毒性、難降解性和生物累積性，潛在環(huán)境風險較高，且易通過食物鏈傳遞威脅人類健康[2]。因此，從環(huán)境健康和食品安全的角度出發(fā)，控制水體重金屬污染非常必要。國內(nèi)外現(xiàn)有的水體重金屬污染控制技術包括化學沉淀法、氧化還原法、離子交換法、膜分離技術和吸附法等[3]，相比其他方法，吸附法具有快速、高效、通用、低成本等特點，可有效避免二次污染[4]。

生物炭是一種在缺氧環(huán)境下由生物質(zhì)熱解產(chǎn)生的富碳材料，具有豐富的表面官能團和發(fā)達的孔隙結(jié)構，作為一種可持續(xù)性環(huán)保型吸附材料在重金屬污染控制領域受到廣泛關注[5]。近年來，國內(nèi)外學者普遍選用玉米秸稈[6]、梨樹枝[7]131等農(nóng)業(yè)廢棄物和羊糞[8]等牲畜糞便作為生物炭原料，然而原生生物炭的孔隙結(jié)構較差且表面官能團不足，因此其吸附能力較低。大量研究通過各種改性方法改變原生生物炭的物理化學特性以提高其吸附能力，但高昂的生產(chǎn)成本限制了其大規(guī)模應用。已有研究表明，廢棄蝦殼中含有大量的甲殼素及其衍生物，可通過其活性官能團與金屬離子絡合，形成穩(wěn)定的金屬配合物[9]，因此以廢棄蝦殼為原料制備原生生物炭，將其直接用于重金屬污染水體的修復具備更高的經(jīng)濟價值?！?br>