岳林 邢巧 吳曉晨 葛成軍 俞花美 符博敏 李昉澤

摘要：以典型南方農(nóng)業(yè)廢棄物甘蔗渣為前驅(qū)物，于350、450、550 ℃限氧條件下制備3種生物質(zhì)炭，分別標(biāo)記為BC350、BC450、BC550，研究其對(duì)溶液中Cd（Ⅱ）的吸附解吸特性，并探討了pH值對(duì)吸附過(guò)程的影響。結(jié)果表明：偽二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型能較好地描述生物質(zhì)炭對(duì)Cd（Ⅱ）的吸附動(dòng)力學(xué)過(guò)程，其理論平衡吸附量（qe）大小順序?yàn)锽C550>BC450>BC350；生物質(zhì)炭對(duì)Cd（Ⅱ）的吸附過(guò)程可采用Freundlich模型（平均R2為0.997 9）和Langmuir模型（平均R2為0.997 8）進(jìn)行擬合，Langmuir模型可更好地描述Cd（Ⅱ）在3種生物質(zhì)炭上的解吸過(guò)程（平均R2為 0.924 0）；生物質(zhì)炭對(duì)Cd（Ⅱ）的吸附與解吸過(guò)程是不可逆的，存在著明顯的遲滯效應(yīng)（HI為1.347～1.944），并表現(xiàn)為負(fù)滯后效應(yīng)；生物質(zhì)炭對(duì)Cd（Ⅱ）的吸附量隨溶液初始pH值的增大呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì)，pH值為6時(shí)吸附量最大。因此，甘蔗渣基生物質(zhì)炭能夠強(qiáng)烈吸持溶液中的Cd（Ⅱ）且具明顯的解吸遲滯效應(yīng)，可作為外源Cd（Ⅱ）去除的良好環(huán)境功能材料。

關(guān)鍵詞：甘蔗渣；生物質(zhì)炭；吸附；解吸；Cd（Ⅱ）

中圖分類號(hào)： X703文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2017）03-0216-05

收稿日期：2016-07-26

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金（編號(hào)：21467008、21367011）；海南省自然科學(xué)基金（編號(hào)：413123）。

作者簡(jiǎn)介：岳林（1992—），男，四川廣元人，碩士研究生，主要研究方向?yàn)榄h(huán)境生態(tài)學(xué)。E-mail：282626679@163.com。

通信作者：俞花美，博士，副教授，主要研究方向?yàn)槲廴疚锃h(huán)境行為。E-mail：yuhuamei3007@163.com。

隨著電鍍、冶金、印染、有色金屬生產(chǎn)等工業(yè)活動(dòng)的興起，重金屬污染形勢(shì)嚴(yán)峻。重金屬可通過(guò)食物鏈在動(dòng)物、人體內(nèi)累積，危害人類健康[1-2]。人們對(duì)重金屬污染尤其是鎘污染的擔(dān)憂日益增加，如著名八大公害事件之一——由Cd引起的骨痛病、廣州“鎘米”事件和廣西龍江河突發(fā)鎘污染事件等，其危害程度取決于其存在化學(xué)形態(tài)和濃度。目前，水體和土壤中重金屬去除方法主要包括吸附法、化學(xué)沉淀法、絮凝法、電解法、離子交換法、膜分離法、生物修復(fù)法等[3-5]。吸附法作為修復(fù)環(huán)境中重金屬污染的一種經(jīng)濟(jì)有效的方法，受到廣泛關(guān)注；而吸附法中新型廉價(jià)環(huán)保吸附材料的開發(fā)是目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者的研究熱點(diǎn)。

生物質(zhì)炭（biochar，簡(jiǎn)稱BC）是在缺氧條件下將生物質(zhì)裂解炭化產(chǎn)生的一類多孔結(jié)構(gòu)和高比表面積的難溶物質(zhì)。生物質(zhì)炭因其具有特殊的理化性質(zhì)，在環(huán)境污染修復(fù)領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用潛力[6-7]。相關(guān)研究表明，以玉米秸稈、樹皮及木材為前驅(qū)物制備的生物質(zhì)炭能較好地吸附Cd2+、Pb2+、Hg2+和As3+[8]，而竹炭對(duì)水溶液中的Cu2+、Pb2+、Hg2+、Zn2+等具有良好的吸附效果[9]。此外有研究報(bào)道，以動(dòng)物糞便為前驅(qū)物制備的生物質(zhì)炭能夠有效固定銅、鎘、鎳和鉛離子[10]。生物質(zhì)炭除了對(duì)水體中的重金屬具有良好的吸附固定效果，對(duì)土壤中的重金屬同樣具有良好的修復(fù)效應(yīng)[11]。Méndez等研究發(fā)現(xiàn)水稻秸稈生物質(zhì)炭能將老化土中鉛離子和銅離子的濃度明顯降低[9]。Beesley等的研究結(jié)果證實(shí)硬木基生物質(zhì)炭可較好地固定環(huán)境中的Cu（Ⅱ）、Cd（Ⅱ）、Zn（Ⅱ）和As（Ⅱ）[12]。[HJ1.4mm]

本研究利用限氧控溫炭化法以甘蔗渣為原材料，分別于350、450、550 ℃熱解溫度下制備3種生物質(zhì)炭，以Cd（Ⅱ）為重金屬代表，采用批量平衡吸附方法，研究生物質(zhì)炭對(duì)溶液中Cd（Ⅱ）的吸附去除性能，并探討其吸附機(jī)理，以期為重金屬污染廢水修復(fù)提供一定的理論依據(jù)。[HJ]

1材料與方法

1.1供試材料

供試試劑：Cd標(biāo)準(zhǔn)溶液購(gòu)自國(guó)家鋼鐵材料測(cè)試中心鋼鐵研究總院；濃度為1 000 μg/mL；介質(zhì)為10% HCl；生產(chǎn)批號(hào)為16022983。

生物質(zhì)炭：制炭前驅(qū)材料為市售甘蔗（海南產(chǎn)）榨汁后剩余的殘留物，采用程序升溫的方法，分別于350、450、550 ℃下缺氧熱解制備3種類型生物炭（并標(biāo)記為BC350、BC450、BC550），其基本理化性質(zhì)見表1。

1.2試驗(yàn)方法

1.2.1生物質(zhì)炭的制備

將采集的甘蔗渣自然風(fēng)干，使其含水率保持在約10%，用粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎，使得甘蔗渣樣品粒徑小于3 mm；將其盛入瓷坩堝，蓋緊密封，置于馬弗爐內(nèi)，采用程序升溫法進(jìn)行炭化，升溫速率設(shè)為10 ℃/min，溫度升溫至200 ℃后，保持2 h預(yù)炭化；繼續(xù)程序升溫，分別升溫到350、450、550 ℃，并保持溫度3 h炭化；自然冷卻至室溫，研磨過(guò)篩（100目），干燥封存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.2吸附動(dòng)力學(xué)

分別準(zhǔn)確稱取0.1 g 3種溫度生物質(zhì)炭（BC350、BC450、BC550）樣品于50 mL塑料管中，加入 25 mL 80 mg/L Cd（Ⅱ）的CdCl2溶液（含0.01 mol/L NaNO3溶液作支持電解質(zhì)），并用HNO3和NaOH溶液將pH值調(diào)為6。擰緊瓶蓋，于200 r/min下25 ℃恒溫避光震蕩，分別在 0.3、[JP2]07、1.0、1.5、2.0、3.0、5.0、7.0、11.0、15.0、22.0、31.0、48.0 h時(shí)取出，于9 000 r/min下離心[JP]10 min，取上清液過(guò) 0.2 μm 濾膜，測(cè)定濾液中Cd（Ⅱ）的濃度，并以差減法計(jì)算吸附量。

1.2.3吸附-解吸等溫線

往盛有0.1 g生物質(zhì)炭樣品的離心管中分別加入25 mL濃度梯度為0.5、1.0、2.5、4.0和 5.0 mmol/L [JP2]的Cd（Ⅱ）溶液（含0.01 mol/L NaNO3溶液），并將溶液pH值調(diào)至6。在25 ℃下恒溫振蕩24 h，取出后置于離心機(jī)在9 000 r/min離心10 min，上清液過(guò)0.2 μm濾膜待測(cè)。棄去吸附試驗(yàn)后離心管中的殘液，加入0.1 mmol/L NaNO3溶液25 mL，繼續(xù)25 ℃恒溫振蕩24 h，待解吸平衡后于9 000 r/min離心10 min，取上清液過(guò)濾膜，分別根據(jù)吸附解吸前后Cd（Ⅱ）濃度的變化計(jì)算得到生物質(zhì)炭的吸附量和解吸量。[JP]

1.2.4pH值的影響

分別稱取0.1 g不同生物質(zhì)炭于離心管中，加入25 mL含0.01 mol/L NaNO3的1 mmol/L pH值分別為2、4、6、7、8的Cd（Ⅱ）溶液。于25 ℃恒溫振蕩24 h后 9 000 r/min 離心10 min，取上清液過(guò)濾并測(cè)定其濃度。

1.3Cd（Ⅱ）的測(cè)定

采用火焰原子吸收分光光度計(jì)（SOLAAR M6，Thermo Fisher Scientific，USA）對(duì)溶液中Cd（Ⅱ）的濃度進(jìn)行測(cè)定。

1.4數(shù)據(jù)分析

所有檢測(cè)的數(shù)據(jù)都重復(fù)3次，所有處理均獨(dú)立重復(fù)3次，以其平均值作為測(cè)定結(jié)果，采用Excel 2007和Origin 8.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和圖表制作。

2結(jié)果與分析

2.1生物質(zhì)炭對(duì)溶液中Cd（Ⅱ）吸附動(dòng)力學(xué)

由圖1可知，所有生物質(zhì)炭對(duì)Cd（Ⅱ）的吸附過(guò)程都經(jīng)歷了快速吸附、慢速吸附和平衡吸附這3個(gè)階段。生物質(zhì)炭對(duì)Cd（Ⅱ）的吸附在前3 h內(nèi)非常迅速，溶液中Cd（Ⅱ）濃度急劇降低，3種生物質(zhì)炭對(duì)Cd（Ⅱ）的吸附量分別達(dá)到了平衡吸附量的61.4%、64.4%、80.3%，這可能是由于溶液中 Cd（Ⅱ） 的濃度梯度導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)力的增加以及初始生物質(zhì)炭表面的吸附位點(diǎn)較為充足[13]。3 h后達(dá)到吸附平衡的第2個(gè)階段，表現(xiàn)為吸附速率逐漸降低，吸附量緩慢增加，22 h后吸附量基本保持不變，達(dá)到吸附平衡，可見生物質(zhì)炭到達(dá)吸附平衡所需要的時(shí)間長(zhǎng)于其他吸附劑[14]。為保證生物質(zhì)炭對(duì) Cd（Ⅱ） 的吸附完全達(dá)到平衡，后續(xù)試驗(yàn)使用的平衡時(shí)間均設(shè)為24 h。生物質(zhì)炭對(duì)Cd（Ⅱ）的吸附表現(xiàn)出一個(gè)先快后慢到趨于平衡的過(guò)程，這可能是由于生物質(zhì)炭表面含有的吸附位點(diǎn)是有限的；隨著吸附過(guò)程的不斷持續(xù)進(jìn)行，Cd（Ⅱ）慢慢填充入炭的許多孔隙中；Cd（Ⅱ）在炭孔隙中的傳質(zhì)速率變得緩慢，與此同時(shí)固液相會(huì)對(duì)Cd（Ⅱ）產(chǎn)生排斥，使得Cd（Ⅱ）越來(lái)越難與剩余的吸附位點(diǎn)結(jié)合，導(dǎo)致吸附速率下降，最終吸附位點(diǎn)達(dá)到飽和，吸附達(dá)到平衡[15]。徐楠楠等研究發(fā)現(xiàn)玉米秸稈生物質(zhì)炭對(duì)Cd（Ⅱ）的吸附動(dòng)力過(guò)程中得到了類似的結(jié)論[16]。此外，生物質(zhì)炭對(duì)Cd（Ⅱ）的吸附量隨著熱解溫度的升高而增大，這可能是因?yàn)楦邷刂苽涞纳镔|(zhì)炭表面具有更多的吸附位點(diǎn)，可為Cd（Ⅱ）與生物質(zhì)炭之間的吸附提供更多的機(jī)會(huì)[17]。

[FK（W10][TPYL1.tif][FK）]

為了探討生物質(zhì)炭對(duì)Cd（Ⅱ）的吸附機(jī)理，采用偽二級(jí)吸附動(dòng)力學(xué)模型、Elovich模型和顆粒內(nèi)擴(kuò)散模型對(duì)吸附動(dòng)力學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合分析。3種模型公式分別為

[JZ（][SX（]tqt[SX）]=[SX（]1k2q2e[SX）]+[SX（]1qe[SX）]t；[JZ）][JY]（1）

[JZ（]qt=a+blnt；[JZ）][JY]（2）

[JZ（]qt=kpt1/2+c。[JZ）][JY]（3）

式中：qt為t時(shí)刻的吸附量（mg/g）；qe為平衡吸附量（mg/g）；k2為偽二級(jí)反應(yīng)速率常數(shù)[g/（mg·min）]；a是與反應(yīng)初始速度有關(guān)的常數(shù)；b是與吸附活化能有關(guān)的常數(shù)；kp為內(nèi)擴(kuò)散速率常數(shù)[mg/（kg·min1/2）]，其值越大表明吸附質(zhì)越易在吸附劑內(nèi)部擴(kuò)散；c代表與吸附劑厚度和邊界相關(guān)的常數(shù)。

由表2中相關(guān)系數(shù)（R2）可知，偽二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程擬合生物質(zhì)炭對(duì)Cd（Ⅱ）的吸附動(dòng)力學(xué)過(guò)程最優(yōu)，相關(guān)系數(shù)在 0.997～0.999之間，與潘麗萍等研究結(jié)果[18]相符合。表明對(duì)Cd（Ⅱ）的吸附是由生物質(zhì)炭表面可用活性位點(diǎn)主導(dǎo)，而不是溶液中Cd（Ⅱ）的濃度[19]。偽二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型擬合得到的理論平衡吸附量（qe）與實(shí)際值相當(dāng)，更進(jìn)一步證實(shí)該模型在描述生物質(zhì)炭對(duì)Cd（Ⅱ）吸附動(dòng)力學(xué)特征上的優(yōu)越性；越高溫度條件下制備生物質(zhì)炭的qe越大，這很大程度是因?yàn)楸缺砻娣e[JP2]隨熱解溫度的升高而增大，進(jìn)而為Cd（Ⅱ）提供更多的吸附位點(diǎn)和接觸面積[20]。偽二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型的假設(shè)是吸附過(guò)程由物理擴(kuò)散、化學(xué)吸附組成，描述了吸附所有過(guò)程，是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程，結(jié)果也說(shuō)明本研究中的生物質(zhì)炭對(duì)Cd（Ⅱ）的吸附過(guò)程不僅包括快、慢吸附階段，也同時(shí)包括物理和化學(xué)吸附過(guò)程。對(duì)比偽二級(jí)動(dòng)力學(xué)反應(yīng)速率常數(shù)（k2）可知，這3種生物質(zhì)炭的吸附反應(yīng)速率存在差異，Cd（Ⅱ）在BC550上的吸附反應(yīng)速率最快，這可能與炭微孔結(jié)構(gòu)和表面性質(zhì)存在一定關(guān)系。[JP]

Elovich模型主要適用于擬合包括一系列反應(yīng)機(jī)制的復(fù)雜吸附過(guò)程。由其擬合的相關(guān)系數(shù)（0.892～0.980）可知，Elovich模型也能較好地描述生物質(zhì)炭吸附Cd（Ⅱ）的動(dòng)力學(xué)過(guò)程。從顆粒內(nèi)擴(kuò)散模型擬合的相關(guān)系數(shù)（0.633～0.800）可知，顆粒內(nèi)擴(kuò)散模型擬合生物質(zhì)炭吸附Cd（Ⅱ）的動(dòng)力學(xué)過(guò)程較差。

2.2生物質(zhì)炭對(duì)溶液中Cd（Ⅱ）的吸附等溫線

由圖2可知，Cd（Ⅱ）在3種生物質(zhì)炭上的吸附等溫線均呈現(xiàn)相對(duì)線性。生物質(zhì)炭是高度非均質(zhì)性的材料，主要由碳化組分和未碳化組分組成[21]，因此生物質(zhì)炭有2個(gè)主要的吸附域：一是類似“橡膠態(tài)”的“軟碳”領(lǐng)域，它的特點(diǎn)是以分配作用為主，表現(xiàn)為線性吸附；二是類似“玻璃態(tài)”的“硬碳”領(lǐng)域，[JP2]以孔隙填充為主，呈現(xiàn)出非線性等溫線[22]。因此，生物質(zhì)炭對(duì)Cd（Ⅱ）的吸附以分配作用為主。同時(shí)，隨著熱解溫度的升高，生物質(zhì)炭對(duì)Cd（Ⅱ）的親和力逐漸增大，表現(xiàn)為BC550>BC450>BC350，這與生物質(zhì)炭的比表面積變化趨勢(shì)相一致。[JP]

[FK（W10][TPYL2.tif][FK）]

采用Freundlich模型和Langmuir模型對(duì)吸附-解吸數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合。2種模型表達(dá)式如下：

[JZ（]lgCs=lgKF+[JB（（][SX（]1n[SX）][JB））]lgCe；[JZ）][JY]（4）

[JZ（][SX（]1Cs[SX）]=[SX（]1Qmax[SX）]+[JB（（][SX（]1KLQmax[SX）][JB））][JB（（][SX（]1Ce[SX）][JB））]。[JZ）][JY]（5）

式中：Cs為平衡時(shí)的吸附量（mg/g）；Ce為平衡溶液中 Cd（Ⅱ） 的濃度（mg/L）；KF是與吸附劑吸附容量和吸附強(qiáng)度有關(guān)的常數(shù)，與吸附速率成正相關(guān)；n為Freundlich方程常數(shù)；KL表示吸附表面強(qiáng)度的常數(shù)；Qmax為生物質(zhì)炭的最大吸附量（mg/g）。解吸參數(shù)以添加“.des”表示。

由表3可知，2個(gè)模型都可很好地?cái)M合Cd（Ⅱ）在生物質(zhì)炭上的吸附過(guò)程。由相關(guān)系數(shù)可知，BC350對(duì)Cd（Ⅱ）的吸附采用Langmuir擬合效果更佳，而Freundlich模型較好地描述BC450和BC550對(duì)Cd（Ⅱ）的吸附等溫線。已有研究表明，F(xiàn)reundlich方程常數(shù)n可以反映吸附等溫線的類型，當(dāng)1/n<1時(shí)，吸附等溫線為L(zhǎng)型等溫線；1/n>1時(shí)，屬S型吸附等溫線；1/n=1時(shí)，則為線性等溫線[23]。Cd（Ⅱ）在BC350、BC450和BC550上的1/n值分別為1.031 0、0.998 7、1.009 2，均趨近于1，表明這3種生物質(zhì)炭對(duì)Cd（Ⅱ）的吸附均趨于線性，且吸附過(guò)程由分配作用主導(dǎo)，這與吸附等溫線是相一致的。Freundlich常數(shù)lgKF值表征吸附劑的吸附能力，lgKF越大吸附能力越強(qiáng)。生物質(zhì)炭的吸附能力與制備溫度成正比，即BC550>BC450>BC350，這可能是由生物質(zhì)炭比表面積增大和芳香性增加造成。Langmuir模型最大吸附量參數(shù)Qm隨生物質(zhì)炭熱解溫度的升高而增大，這可能由于生物質(zhì)炭比表面積越大，Cd（Ⅱ）越充分接觸生物質(zhì)炭表面并進(jìn)入其孔隙內(nèi)部被有效地吸附[24]。

2.3生物質(zhì)炭對(duì)溶液中Cd（Ⅱ）的解吸等溫線

由圖3可知，生物質(zhì)炭對(duì)Cd（Ⅱ）的解吸量隨制備溫度的升高而減少，不易被解吸的Cd（Ⅱ）與生物質(zhì)炭上的高能位點(diǎn)相結(jié)合，并以專性吸附為主，可降低重金屬的生物有效性[25]。解吸等溫線與吸附等溫線呈現(xiàn)明顯差異，表明生物質(zhì)炭對(duì) Cd（Ⅱ） 的吸附與解吸過(guò)程并非是可逆的，存在明顯的遲滯效應(yīng)。采用Freundlich模型和Langmuir模型對(duì)其解吸數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，由表4可知，Langmuir模型描述Cd（Ⅱ）在3種生物質(zhì)炭上的解吸過(guò)程更優(yōu)（R2=0.879～0.976）。

[TPYL3.tif][FK）]

為了定量描述Cd（Ⅱ）在這3種生物質(zhì)炭上的解吸滯后現(xiàn)象，采用滯后系數(shù)（HI）來(lái)解釋，其公式如下：

[JZ（]HI=[SX（]1/ndes1/nads[SX）]。[JZ）][JY]（6）

式中：1/ndes和1/nads分別為吸附和解吸Freundlich常數(shù)。

若HI<0.7，表示存在正遲滯效應(yīng)，說(shuō)明吸附質(zhì)不易從吸附劑中解吸出來(lái)；如果0.7≤HI≤1，表明無(wú)解吸遲滯現(xiàn)象；而當(dāng)HI>1時(shí)，表示發(fā)生了負(fù)遲滯效應(yīng)，表明吸附質(zhì)易從吸附劑中解吸出來(lái)[26]。由表4可知，Cd（Ⅱ）在3種生物質(zhì)炭上的HI[JP+1]值在1.347～1.944 之間，均大于1，表明Cd（Ⅱ）在生物質(zhì)炭上存在負(fù)滯后效應(yīng)，且滯后效應(yīng)隨熱解溫度的升高而增大，即BC550>BC450>BC350。解吸滯后可能是由于微孔填充所致，同時(shí)吸附劑的微孔形狀和大小會(huì)因與溶液的接觸而發(fā)生改變[27]。Cd（Ⅱ）在吸附過(guò)程不斷進(jìn)入生物質(zhì)炭的微孔中，造成微孔結(jié)構(gòu)變形，吸附達(dá)到平衡后，Cd（Ⅱ）開始從微孔中釋放出來(lái)，易變形的微孔恢復(fù)到原形，此過(guò)程會(huì)[CM（25]產(chǎn)生遲滯作用，導(dǎo)致部分Cd（Ⅱ）不能釋放出來(lái)，從而出現(xiàn)解吸滯后效應(yīng)。

2.4pH值對(duì)生物質(zhì)炭吸附Cd（Ⅱ）的影響

重金屬形態(tài)和吸附劑表面某些官能團(tuán)的電離狀態(tài)都會(huì)不同程度受到pH值的影響[28]。如圖4所示，溶液初始pH值對(duì)生物質(zhì)炭吸附Cd（Ⅱ）的吸附量呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì)。當(dāng)pH值從2升至6時(shí)，BC350、BC450和BC550對(duì)Cd（Ⅱ）的吸附量分別從2.38、7.89、15.45 mg/g升至11.36、15.26、 21.79 mg/g；當(dāng)pH值為6～8時(shí)，生物質(zhì)炭對(duì)Cd（Ⅱ）的吸附量反而隨pH值的增大呈現(xiàn)下降的趨勢(shì)，由此可得出pH值為6時(shí)生物質(zhì)炭對(duì)Cd（Ⅱ）的吸附效果最好。pH值較低時(shí)，存在大量的氫離子與Cd（Ⅱ）搶奪生物質(zhì)炭表面的吸附位點(diǎn)，故生物質(zhì)炭的吸附量降低；此外，由于pH溶液

但當(dāng)pH值進(jìn)一步增大時(shí)，溶液中的Cd（Ⅱ）會(huì)以CdOH+和Cd（OH）2形態(tài)存在，Cd（Ⅱ）與OH-會(huì)發(fā)生沉淀反應(yīng)，使得生物質(zhì)炭對(duì)Cd（Ⅱ）的吸附量降低[33]。

3結(jié)論

3種生物質(zhì)炭（BC350、BC450和BC550）對(duì)Cd（Ⅱ）的吸附均表現(xiàn)出先快后慢至趨于平衡的過(guò)程，22 h后吸附量基本保持不變。偽二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程能較好地描述吸附量與吸附時(shí)間的關(guān)系，表明Cd（Ⅱ）在生物質(zhì)炭上的吸附是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程。

生物質(zhì)炭對(duì)Cd（Ⅱ）的吸附等溫線均呈現(xiàn)相對(duì)線性，表明其吸附過(guò)程以分配作用為主。Langmuir模型能較好地描述BC350對(duì)Cd（Ⅱ）的吸附過(guò)程，而BC450和BC550對(duì)Cd（Ⅱ）的吸附等溫線采用Freundlich模型擬合的效果較佳。生物質(zhì)炭對(duì)Cd（Ⅱ）的吸附能力隨制備溫度的升高而增強(qiáng)。

Cd（Ⅱ）在生物質(zhì)炭上的解吸量隨熱解溫度的升高而減少。生物質(zhì)炭對(duì)Cd（Ⅱ）的吸附與解吸過(guò)程是不可逆的，存在著明顯的遲滯效應(yīng)，并表現(xiàn)為負(fù)滯后效應(yīng)，且滯后效應(yīng)隨生物質(zhì)炭熱解溫度的升高而增大。

溶液的pH值對(duì)生物質(zhì)炭吸附Cd（Ⅱ）的性能影響較大。Cd（Ⅱ）在生物質(zhì)炭上的吸附量隨pH值的增大呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì)。生物質(zhì)炭對(duì)Cd（Ⅱ）吸附效果最佳的pH值為6。

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