響應曲面法優化磁性生物質炭吸附水中汞離子特性研究

馬宵穎，許潔，劉先爐，馬雙忱

響應曲面法優化磁性生物質炭吸附水中汞離子特性研究

馬宵穎，許潔，劉先爐，馬雙忱

（華北電力大學 環境科學與工程系，河北 保定 071003）

以玉米秸稈為原材料制備了生物質基炭，經共沉淀法成功制備了磁性生物質碳（Fe3O4@C）用于吸附水中的汞離子。采用控制變量法探究了4個單因素（溶液pH、溫度、吸附劑投入量、吸附時間）對磁性生物質炭吸附Hg2+效率的影響，發現pH值和投入量的影響程度較大，吸附時間次之，溫度影響較小。借助上述實驗結果，使用Design Expert軟件，通過Box-Behnken設計汞吸附實驗，成功構建了汞吸附效率與上述影響因素之間的回歸模型；借助響應曲面法分析，精確確定了最佳的工藝條件。經平行實驗驗證，磁性生物質炭對水中Hg2+的吸附效率可達到98.91%，經過吸附處理后的含汞廢水達到可排放標準。

汞污染；吸附法；磁性生物質炭；響應曲面

0 引言

重金屬汞會對水環境及生態環境造成不可忽視的危害。國內外科研工作者對汞（Hg2+）的去除進行大量研究，主要包括化學沉淀法、電化學法、離子交換法、吸附法等[1]。吸附法作為Hg2+的解決方案被認為是最有前途的方法之一，而設計具有吸附效率高、制備簡單、成本低廉的吸附劑是吸附法去汞應用的關鍵。

生物質炭吸附劑因原料來自植物秸稈、污泥、畜禽糞便等工農畜廢料，制備成本低廉、過程環保，且其經過熱解形成了性質穩定、孔隙結構發達、富含含氧官能團的碳材料，可為重金屬離子提供天然的結合位點[2-4]。……