辣木籽壳生物炭对溶液中Cu2+的吸附性能研究

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb20191100853

中国农学通报 ›› 2020, Vol. 36 ›› Issue (34): 84-89.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb20191100853

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辣木籽壳生物炭对溶液中Cu²⁺的吸附性能研究

李美萍¹(), 董程¹, 王微¹, 张生万¹, 张金才²()

¹山西大学生命科学学院,太原 030006
²山西大学资源与环境工程研究所,太原 030006

收稿日期:2019-11-19 修回日期:2020-05-08 出版日期:2020-12-05 发布日期:2020-12-15
通讯作者: 张金才
作者简介:李美萍,女,1977年出生,副教授,博士,主要从事食品化学和化学计量学的工作。通信地址：030006 山西省太原市小店区坞城路92号山西大学生命科学学院,Tel：0351-7010599,E-mail： lmpmg@sxu.edu.cn。
基金资助:
山西大学引进人才建设项目(228545011)

Adsorption Property of Moringa Seed Shell Biochar to Cu²⁺ in Solution

Li Meiping¹(), Dong Cheng¹, Wang Wei¹, Zhang Shengwan¹, Zhang Jincai²()

¹College of Life Science, Shanxi University, Taiyuan 030006
²Institute of Resources and Environment Engineering, Shanxi University, Taiyuan 030006

Received:2019-11-19 Revised:2020-05-08 Online:2020-12-05 Published:2020-12-15
Contact: Zhang Jincai

摘要/Abstract

摘要：

为探究辣木籽壳生物炭对Cu²⁺的吸附性能,以辣木籽壳为原料,1000℃热解、KOH改性制备生物炭,采用平衡吸附法研究改性前后生物炭对Cu²⁺的吸附机理。结果表明：当pH 7.0时,加入同样量的辣木籽壳生物炭,改性后辣木籽壳生物炭对Cu²⁺的吸附效果优于改性前。吸附过程符合Langmuir等温吸附模型和准二级动力学模型。造成这种吸附差异的原因与生物炭的比表面积、孔隙结构和芳香结构以及SiO₂含量有关。综上所述,所制备的辣木籽壳生物质活性炭在一定范围内对Cu²⁺有良好的去除作用。

关键词: 辣木籽壳, 生物质炭, 活化剂, Cu²⁺, 吸附性能

Abstract:

To reveal the adsorption performance of Moringa seed shell biochar to Cu²⁺, Moringa seed shell was used as raw material to prepare biochar under 1000℃ pyrolysis and modified with KOH. The equilibrium adsorption method was adopted to study the adsorption mechanism of Cu²⁺ by the biochar before and after modification. The results showed that the adsorption efficiency of modified Moringa seed shell biochar was better than that that of unmodified biochar under the same adsorption condition of pH 7.0. The adsorption process was in accordance with the Langmuir isothermal adsorption model and the quasi-second-order kinetic model. The difference was related to the specific surface area, pore structure and aromatic structure of the biochar as well as the content of SiO₂. The research indicates that the prepared Moringa seed shell biochar has a good removal effect on Cu²⁺ in a certain range.

Key words: Moringa seed shell, biochar, activating agent, Cu²⁺, adsorption property

中图分类号:

X703

李美萍, 董程, 王微, 张生万, 张金才. 辣木籽壳生物炭对溶液中Cu²⁺的吸附性能研究[J]. 中国农学通报, 2020, 36(34): 84-89.

Li Meiping, Dong Cheng, Wang Wei, Zhang Shengwan, Zhang Jincai. Adsorption Property of Moringa Seed Shell Biochar to Cu²⁺ in Solution[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2020, 36(34): 84-89.

图/表 9

参考文献 25

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	比表面积/(m²/g)	单位孔隙体积/(cm³/g)	平均孔径/nm
改性前	32.33	0.02045	2.531
改性后	1276	0.7219	2.263

	比表面积/(m²/g)	单位孔隙体积/(cm³/g)	平均孔径/nm
改性前	32.33	0.02045	2.531
改性后	1276	0.7219	2.263

生物炭	Langmuir模型				Freundlich模型
生物炭	q_m/(mg/g)	K_L/(L/mg)	R²	ΔG/(kJ/mol)	n	K_F	R²
改性前	101.94	0.0938	0.9967	-11.07	2.2364	13.06	0.9887
改性后	111.23	0.3205	0.9975	-14.06	3.7301	34.27	0.9795

生物炭	Langmuir模型				Freundlich模型
生物炭	q_m/(mg/g)	K_L/(L/mg)	R²	ΔG/(kJ/mol)	n	K_F	R²
改性前	101.94	0.0938	0.9967	-11.07	2.2364	13.06	0.9887
改性后	111.23	0.3205	0.9975	-14.06	3.7301	34.27	0.9795

生物炭	平衡吸附量/(mg/g)	准一级动力学方程			准二级动力学方程
生物炭	平衡吸附量/(mg/g)	饱和吸附量/(mg/g)	k₁	R²	饱和吸附量/(mg/g)	k₂	R²
改性前	8.94	0.28	6.9×10^-3	0.6809	8.85	0.0430	0.9986
改性后	9.12	0.02	1.4×10^-3	0.6809	9.23	0.1274	0.9997

辣木籽壳生物炭对溶液中Cu²⁺的吸附性能研究

Adsorption Property of Moringa Seed Shell Biochar to Cu²⁺ in Solution

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	玉米秸秆	8	12.52	文献[23]
	牛粪	10	54.4	文献[24]
	互花米草	30	48.49	文献[25]
	辣木籽壳	0.167	111.23	本研究

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