改性生物炭对水中Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的去除研究

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为改善生物炭吸附剂对锑的吸附性能,采用铁、锰对水稻秸秆生物炭(BC)进行改性得到Mn-BC和Fe-Mn-BC,用于对水中Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的静态及动态吸附实验。首先确定静态吸附实验最佳投加量和p H值,在此基础上开展等温吸附、动力学吸附及体系共存阴离子影响实验,同时探究Mn-BC和Fe-Mn-BC的再生吸附能力,接着考察三者对不同浓度、流速的锑溶液的动态吸附实验,最后用SEM、BET、FT-IR、XPS对吸附剂的表面性质及其作用机理进行初步探究。得出以下主要结论:(1)在25℃,固液比为2.5 g/L,BC、Mn-BC和Fe-Mn-BC在p H值分别为2.0,4.0,4.0条件下对Sb(Ⅲ)的最大吸附量分别为5.08、11.45、29.45 mg/g;在p H值均为2.0的条件下对Sb(Ⅴ)的最大吸附量分别为7.79、21.41、35.62 mg/g。Mn-BC和Fe-Mn-BC对Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的吸附可能是以化学吸附为主,并且吸附作用易于发生。(2)Mn-BC对Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的吸附受不同浓度F-、HCO3-和H2PO4-的影响较大;而Fe-Mn-BC对Sb(Ⅲ)的吸附仅受到HCO3-和H2PO4-的微弱影响,对Sb(Ⅴ)的吸附仅受到F-的微弱影响,但基本不受离子强度的影响。相较Mn-BC,Fe-Mn-BC对Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)吸附再生能力更佳;相较BC,Mn-BC和Fe-Mn-BC对不同浓度、流速的Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的动态吸附性能均有所提高,但规律性不明显。(3)相较BC,Mn-BC和Fe-Mn-BC拥有更大的比表面积和总孔体积,但表面官能基团种类并未发生明显改变。(4)Mn-BC和Fe-Mn-BC对于Sb(Ⅲ)的吸附存在氧化作用,生成物均可能是以Sb(Ⅴ)为主的络合物。吸附过程中,酸性条件下的质子化作用、静电作用、络合作用是吸附过程中最主要的作用机理。
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