为增强生物炭对Cd的吸附性能,以600℃制备的酒糟生物炭(BC)为原料,采用K2FeO4和KMnO4氧化活化的方式制备改性生物炭,分别标记为BCFE和BCMN,采用全自动比表面积和孔隙度分析仪(BET)、电子显微镜-能谱仪(SEM-EDS)对改性前后酒糟生物炭的性质进行分析,并探究改性生物炭对Cd2+的吸附效果.结果表明,添加K2FeO4和KMnO4可有效地将Fe和Mn负载到生物炭上,分别在生物炭表面生成铁氧化物与锰氧化物.BCFE的总官能团含量分别是BC和BCMN的1.8倍和1.5倍,BCFE的含氧官能团与芳香性结构更为丰富.K2FeO4和KMnO4改性显著提高了生物炭的比表面积,3种材料比表面积表现为:BCFE(2302.0 m2·g-1)>BCMN(521.3 m2·g-1)>BC(245.9 m2·g-1)(P<0.05),BCFE的比表面积分别是BC和BCMN的9.4倍和4.4倍.吸附试验结果显示,当达到吸附平衡时,3种材料对Cd2+的吸附量大小表现为BCFE(7.46 mg·g-1)>BCMN(5.61 m2·g-1)>BC(1.46 m2·g-1)(P<0.05).3种生物炭对Cd2+的吸附动力学模型均符合准二级动力学模型,吸附速率由快至慢排序为:BCFE>BCMN>BC;吸附等温模型均符合Langmuir模型,吸附过程为单分子层吸附,最大吸附量(Qm)表现为:BCFE>BCMN>BC.因此,K2FeO4和KMnO4改性处理显著改善了生物炭的结构,提高了对Cd的吸附能力,且K2FeO4改性效果明显优于KMnO4.可见,经K2FeO4改性的生物炭具有较好的吸附潜力,可作为Cd废水处理的有效材料.
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