【摘 要】
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为了有效去除水体中的重金属污染(Cu2+、Zn2+、Cd2+和Pb2+),开发利用菌糠生物炭吸附剂。本研究以双孢菇菌糠为原料,分别在350、450、550、650和750℃的条件下限氧制取菌糠生物炭（SAS350、SAS450、SAS550、SAS650和SAS750）,并利用FTIR、XRD、SEM-EDS等技术对吸附前后的生物炭样品进行表征;通过批量吸附实验、定性和定量分析以及连续萃取、解吸-
【基金项目】
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山西省自然科学基金项目（201901D111216）； 山西省煤基重大科技攻关项目（FT2014-03）； 山西省重点研发计划项目（201903D211012-05）；
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为了有效去除水体中的重金属污染(Cu2+、Zn2+、Cd2+和Pb2+),开发利用菌糠生物炭吸附剂。本研究以双孢菇菌糠为原料,分别在350、450、550、650和750℃的条件下限氧制取菌糠生物炭（SAS350、SAS450、SAS550、SAS650和SAS750）,并利用FTIR、XRD、SEM-EDS等技术对吸附前后的生物炭样品进行表征;通过批量吸附实验、定性和定量分析以及连续萃取、解吸-吸附循环和竞争吸附实验,研究了不同热解温度菌糠生物炭吸附重金属Cu2+、Zn2+、Cd2+和Pb2+的吸附特性、机理及吸附后样品的稳定性及环境应用潜力。主要结果如下:（1）双孢菇菌糠生物炭的灰分、p H值和产率均较高,且随着热解温度升高,样品的灰分和p H值升高,而产率降低,750℃热解时灰分、p H值和产率分别达到了82.12%、11.82、64.60%。生物炭的Ca、Mg、K和Na含量随热解温度的升高逐渐增加,而C、H、N和O含量呈相反趋势,C/H和C/O也逐渐增加。此外,生物炭的比表面积和孔体积随温度的升高呈现先增加后降低的趋势。（2）生物炭的吸附量随溶液p H值升高而增加（p H:2.0～6.0）。相较于准一级动力学,准二级动力学方程更好地拟合了生物炭吸附Cu2+、Zn2+、Cd2+和Pb2+的动力学过程。等温吸附中,Freundlich模型较好地符合了Cu2+、Zn2+和Cd2+的吸附过程。SAS750显示出最优的吸附能力,经Langmuir模型拟合,对Cu2+、Zn2+、Cd2+和Pb2+的吸附能力分别达到了68.13、55.24、64.81和266.23 mg·g-1。（3）菌糠生物炭吸附重金属的机理主要包括矿物沉淀、阳离子交换、含氧官能团络合以及π电子配位。对于Pb2+吸附,矿物沉淀(CO32-、SO42-)是主要的吸附机理,且贡献率随热解温度升高而增加。对于Cu2+、Zn2+和Cd2+吸附,低热解温度生物炭（350℃）主要通过离子交换（分别占54.0、56.0和43.0%）吸附重金属,中热解温度（550℃）时主要通过π电子配位（分别占38.3、45.9和55.0%）,而高热解温度（750℃）时矿物沉淀（分别占65.2、44.4和76.3%）是主要的吸附机理。（4）环境应用分析表明,吸附在不同热解温度生物炭表面上的Cu2+、Zn2+、Cd2+和Pb2+均以酸溶态和非生物利用态为主,说明吸附后的生物炭具有较好稳定性能,如在Pb2+吸附中,两种形态的Pb占总吸附量的大小顺序为:SAS750（98.65%）＞SAS550（95.91%）＞SAS350（86.51%）。（5）竞争吸附实验表明,生物炭对四种重金属离子的竞争吸附能力大小依次为:Pb2+＞Cu2+＞Cd2+＞Zn2+。菌糠生物炭吸附Zn2+时易受溶液中共存的其他重金属离子抑制,而在吸附Pb2+时受其他重金属离子的抑制作用很小。
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