摘要
工业领域的发展提高了人民生活水平，但伴随产生的大量高浓度重金属废水在危害环境的同时影响着人体健康。吸附法具有高效、无二次污染、低能耗等优点，在废水处理领域受到广泛关注。本文将预处理后的玉秸炭、竹炭、稻秸炭进行吸附实验，筛选出吸附能力最佳的生物炭，通过共沉淀制备纳米羟基铁生物炭复合材料(nFeOOH@BC)，研究其对废水中Cd(Ⅱ)的吸附性能。主要结论如下： (1)玉秸炭、竹炭、稻秸炭对废水中Cd(Ⅱ)的去除能力较弱，预处理提升了三类生物炭的吸附性能，其中玉秸炭的去除率在预处理后提升了2倍。故选取玉秸炭负载nFeOOH，负载后表面粗糙度增加，结构特性得到显著改善，孔径分布显示nFeOOH@BC孔隙结构以微孔与介孔为主。 (2)nFeOOH@BC对Cd(Ⅱ)的吸附能力受到水质pH、nFeOOH@BC投加量、Cd(Ⅱ)初始浓度等因素的影响。在pH=7时去除率最高；0.3g投加量时去除率可达到96.13%；nFeOOH@BC对高浓度废水(Cd(Ⅱ)=150mg/L~300mg/L)仍可保持较好去吸附能力。 (3)nFeOOH@BC吸附平衡时间为360min左右，实验平衡吸附量12.400mg/g与理论值(12.132mg/g)接近；准二级动力学模型(R2=0.999)可以很好的描述Cd(Ⅱ)在nFeOOH@BC上的吸附行为；Langmuir等温吸附模型对nFeOOH@BC吸附Cd(Ⅱ)的行为具有较高拟合度，最高吸附量为33.445mg/g；离子交换与基团络合为主要去除机理，参与吸附的基团有C-O、C=O/C-O-C、C-H等。 (4)单一体系：nFeOOH@BC对Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)均能高效去除，混合体系：共存离子相互影响严重，但nFeOOH@BC优先吸附Pb(Ⅱ)；二元体系：目标重金属的去除会受到共存离子浓度的影响，Pb(Ⅱ)严重影响Cu(Ⅱ)的去除，Cu(Ⅱ)对Cd(Ⅱ)影响最明显，Cd(Ⅱ)对Pb(Ⅱ)影响微弱；三次循环吸附后，nFeOOH@BC对Cd(Ⅱ)的去除率可保持在55%左右，具备一定的重复利用性。
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