腐殖酸對(duì)生物炭去除水中Cr(VI)的影響機(jī)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(duì)生物炭吸附性能影響。結(jié)果表明，腐殖酸能顯著促進(jìn)生物炭對(duì)Cr(Ⅵ)的吸附，大幅提高吸附量以及縮短吸附平衡時(shí)間，生物炭吸附過程符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)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(dá)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(nèi)，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(jìn)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(huán)上C—H和環(huán)狀結(jié)構(gòu)上的C—C等化學(xué)活性官能團(tuán)與Cr(Ⅵ)的吸附有關(guān)。結(jié)合XPS分析結(jié)果，推斷腐殖酸共存促進(jìn)生物炭吸附的機(jī)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(duì)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(duì)溶液中Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)的去除。