重金属铅、铜吸附处理机理

重金属铅、铜吸附处理机理

1 引言

不合理的重金属开采与冶炼、固体废弃物处置、污水灌溉、农药和肥料施用等活动及大气沉降等因素导致大量重金属进入水体和土壤环境，严重危害公众健康和生态系统安全.作为常见重金属污染物的铅和铜，它们可通过直接饮用或食物链进入人体从而给人体健康带来极大危害(Järup，2003; Aksu et al., 2005).吸附法被认为是较好的去除环境中重金属的方法.近年来，利用原料广泛、成本低、具有较高环境稳定性的生物炭吸附污染物受到了广大学者的青睐.

生物炭已广泛应用于水体中多种重金属和农药、染料、POPs及抗生素)等无机和有机污染物的吸附去除，这些研究表明，生物炭具有良好的吸附去除污染物的性能.

目前，利用生物炭吸附重金属方面的研究较多是利用秸秆、污泥、畜禽粪便、稻壳等.而不同原料制备的生物炭表面结构、理化性质等差异显著，其对污染物的吸附性能存在较大差别.我国核桃种植已有两千多年的历史，目前，我国废弃的核桃青皮年产量在35万t以上.关于核桃青皮的利用主要在医药、农药、色素提取等方面，在环境污染治理方面的研究鲜见报道.

因此，本实验以核桃青皮为原料，采用限氧裂解法制备生物炭，开展核桃青皮生物炭对铅、铜的批量吸附实验，同时利用扫描电镜、FTIR红外对吸附前后的样品结构进行表征分析，探究其对水溶液中铅和铜的吸附特性及影响因素(吸附时间、溶液初始浓度、吸附温度、吸附剂投加量、溶液初始pH等)，并以动力学模型和等温吸附模型对实验数据进行拟合，以期筛选出能够准确反映核桃青皮生物炭吸附铅和铜的动力学方程及等温吸附模型，从而为核桃青皮的资源化利用及重金属污染防治提供理论依据.

2 材料与方法

2.1 生物炭的制备

以从兰州农贸市场采回的核桃青皮为原料，采用500 ℃限氧裂解法制备生物炭.将核桃青皮用超纯水清洗至超纯水清澈无杂质，置于通风阴暗处自然风干，粉碎过20目筛(0.85 mm)，得到黄褐色粉末状核桃青皮粉末备用.将足量的已制备的核桃青皮粉末置于马弗炉(KS-5D-12，上海鸿都电子科技有限公司)中，在限氧条件下，500 ℃热解6 h，待自然冷却至室温后取出，过100目筛，制得核桃青皮生物炭，其产率为31.19%，pH为10.38.

2.2 生物炭结构表征