改性生物炭的光谱表征及砷的吸附效果研究

董双快，贾宏涛，吴福飞

(1.贵州师范大学 教务处，贵州 贵阳，550025； 2.贵州师范大学 材料与建筑工程学院贵州 贵阳，550025； 3.新疆农业大学 草业与环境科学学院，新疆 乌鲁木齐 830052)

1 研究背景

生物炭是生物质经过高温无氧裂解后形成的富炭材料[1]，目前生物炭的种类较多，如棉花秸秆生物炭、玉米芯生物炭、小麦秸秆生物炭、污泥生物炭、杨木炭、香蕉茎秆生物炭、稻壳生物炭等等。生物炭孔隙结构发达，吸附能力较强，但对于显负价类金属(As)的吸附能力较弱[2]，因此，生物炭的改性技术是目前研究的热点问题[3-4]。付晶晶等[5]采用水热法合成磁性水热炭，发现磁性水热炭对As的去除率可达85%，最大吸附量为26.06 mg/g。刘喜等[6]采用Fe(NO3)3·9H2O改性竹炭，结果表明改性竹炭对As(Ⅴ)的吸附能力高于As(Ⅲ)。郭娟等[7]试验发现，铁硅材料与生物炭组合后能有效缓解砷对农田土壤作物的毒害作用。曾辉平等[8]采用高温烘焙法和包埋法(烘干和冻干)制备铁锰泥吸附剂，结果发现，包埋法烘干制备的铁锰泥吸附剂对As的吸附效果较好，其吸附量可达14.95 mg/g。Wang等[9]对生物炭进行磁化，发现磁化改性生物炭后对As的吸附量为0.492 9 mg/g。Wu等[10]发现钙基磁性生物炭复合材料对As的吸附量为6.34 mg/g。Wu等[11]研究发现，CuFe2O4-氧化石墨烯泡沫复合材料对As(Ⅴ)的吸附能力高于As(Ⅲ)，其吸附量分别为124.69和51.64 mg/g。Baig等[12]研究发现，磁性铁-甜根子草生物炭对As(Ⅴ)的吸附能力高于As(Ⅲ) ，其吸附量分别为3.1和2.0 mg/g。Tian等[13]研究发现，Fe3O4改性小麦秸秆生物炭对As(Ⅲ)的吸附能力高于As(Ⅴ)，其吸附量分别为8.062和3.898 mg/g。可见生物炭的种类不同以及改性材料的不同，对As的吸附能力也不同。……