定量分析秸秆和猪粪生物炭对镉的吸附作用

摘要：为定量研究生物炭对镉（Cd）的吸附作用，以灰分含量不同的小麦秸秆（W）和猪粪（P）为原材料，分别在300℃ 和700℃ 下热解制备4 种生物炭（WBC300、WBC700、PBC300 和PBC700），定量分析了生物炭对Cd 的吸附作用。

结果表明：除灰后生物炭对Cd 的吸附能力显著下降38.5%~83.0%，且除灰处理对BC700 影响较BC300 大。生物炭无机组分主要通过沉淀作用和离子交换作用吸附溶液中的Cd，有机组分主要通过含氧官能团的络合作用吸附Cd。在pH 5.0、Cd 初始浓度为200 mg·L-1条件下，沉淀作用、离子交换作用和络合作用在PBC300 吸附Cd 的过程中贡献率分别为52.1%、32.2%和15.5%，PBC700 分别为91.9%、5.10%和2.96%，WBC300 分别为23.9%、36.2%和39.9%，WBC700 分别为63.5%、21.8%和14.7%。

研究表明，随着生物炭热解温度的升高，沉淀作用在生物炭吸附Cd 的过程中贡献率升高，而离子交换作用和络合作用贡献率下降；无机沉淀作用和离子交换作用为灰分含量较高的生物炭吸附Cd 的主要机理。

结 论：

（1）无机组分和有机质是生物炭吸附Cd 的主要组分，其中无机组分主要通过沉淀作用和离子交换作用吸附溶液中的Cd，有机质通过表面含氧官能团的络合作用吸附溶液中的Cd。

（2）随着生物炭热解温度的升高，沉淀作用在生物炭吸附Cd 过程中的贡献率升高，而离子交换作用和络合作用贡献率下降。

（3）灰分含量较高以及高温制备的生物炭，无机沉淀作用和离子交换作用为生物炭吸附Cd 的主要机理；低温制备的有机质含量较高的生物炭有机质对Cd 的吸附贡献率较高。