徐俊平 王帥 甘露 張?chǎng)?孫蔚恩 劉含笑 梁紅

(吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院，吉林，132101)

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銀中楊、玉簪落葉生物質(zhì)炭對(duì)Pb2+、Cd2+、Cr6+吸附的影響因素1)

徐俊平 王帥 甘露 張?chǎng)?孫蔚恩 劉含笑 梁紅

(吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院，吉林，132101)

為探討銀中楊、玉簪落葉所制備生物質(zhì)炭對(duì)水體Pb2+、Cd2+和Cr6+吸附規(guī)律的差異及影響因素， 采用限氧裂解法將銀中楊及玉簪落葉制成生物質(zhì)炭，并以此為吸附載體研究其在不同初始離子質(zhì)量濃度、pH值、Na+濃度及接觸時(shí)間等因素影響下對(duì)Pb2+、Cd2+和Cr6+的吸附。結(jié)果表明： 隨著初始Pb2+、Cd2+和Cr6+質(zhì)量濃度的增加(0～800 mg·L-1)，落葉生物質(zhì)炭對(duì)相應(yīng)重金屬離子的吸附量也增加。將初始質(zhì)量濃度設(shè)置在0～200 mg·L-1，生物質(zhì)炭對(duì)3種金屬離子的吸附量由大到小表現(xiàn)為Pb2+、Cd2+、Cr6+，然而，將初始離子質(zhì)量濃度提升至300～800 mg·L-1，吸附量由大到小表現(xiàn)為Pb2+、Cr6+、Cd2+； 溶液pH值由2增至8，可使Pb2+和Cd2+在生物質(zhì)炭表面的吸附率得到迅速提升，然而，生物質(zhì)炭對(duì)Cr6+的吸附率在整個(gè)pH值變化范圍則呈漸趨降低的趨勢(shì)；隨著Na+濃度增加(0～0.6 mol·L-1)，落葉生物質(zhì)炭對(duì)3種金屬離子所表現(xiàn)的吸附規(guī)律各不相同，其中，對(duì)Pb2+的吸附量先下降而后漸趨升高，對(duì)Cd2+的吸附量逐漸下降，而對(duì)Cr6+的吸附量則表現(xiàn)為先增加而后下降。 Na+離子濃度由0 mol·L-1提升至0.6 mol·L-1可使生物質(zhì)炭對(duì)Pb2+和Cd2+的吸附量分別降低16.8%和97.1%，相反，對(duì)Cr6+吸附量卻有所促進(jìn)，使其增加55.6%；生物質(zhì)炭對(duì)初始質(zhì)量濃度為400 mg·L-1的 Pb2+、Cd2+和Cr6+吸附的數(shù)量隨接觸時(shí)間延長(zhǎng)(0～1 440 min)而逐漸增加，相同條件下由大到小表現(xiàn)為Pb2+、Cr6+、Cd2+；生物質(zhì)炭對(duì)Pb2+、Cd2+的吸附主要以電性吸附為主，而專性吸附則為生物質(zhì)炭吸附Cr6+的主要機(jī)制。

銀中楊；玉簪；葉片；生物質(zhì)炭

Populusalba×P.berolinensis;Hostaplantaginea; Fallen leaves; Biochar

近年來，隨著冶煉等工業(yè)廢水的肆意排放，高強(qiáng)度、密集型農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程的進(jìn)行，均使得大量重金屬元素涌入水體環(huán)境，尤以Pb2+、Cd2+和Cr6+的污染最為普遍，其易對(duì)動(dòng)植物及人類產(chǎn)生潛在威脅。常見防治水體重金屬污染的方法很多，如化學(xué)沉淀、陽離子交換和膜分離法等[1]，盡管上述方法在某種程度上可取得良好效果，但在處理過程易引發(fā)二次污染[2]，且運(yùn)行成本較高。而吸附法因成本低、操作簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)，在治理水體重金屬污染方面廣受關(guān)注[3]。作為新型、高效且價(jià)格低廉的吸附劑，生物質(zhì)炭是由植物生物質(zhì)在完全或部分缺氧條件下經(jīng)熱解炭化產(chǎn)生的一類高度芳香化的富碳物質(zhì)[4]，因其表面附著大量負(fù)電荷及多種極性官能團(tuán)[5-6]，使其具有高度的穩(wěn)定性和較強(qiáng)的吸附性。因此，其在水體重金屬污染防治方面具有顯著優(yōu)勢(shì)且開發(fā)潛力卓越，是國際環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域的熱點(diǎn)話題[7-8]。

銀中楊(Populusalba×P.berolinensis)是以銀白楊(Populusalba)為母本、中東楊(Populusberolinensis)為父本的人工雜交優(yōu)良樹種，其雄性無絮，具有樹形美觀、速生、抗病蟲、抗旱、耐寒、耐瘠薄等優(yōu)良特性，是東北地區(qū)防護(hù)林、水源涵養(yǎng)林及城鄉(xiāng)綠化的首選樹種。而玉簪(Hostaplantaginea)則是東北園林綠地建設(shè)中重要的花、葉共賞耐陰性地被植物，兩者在景觀空間上搭配會(huì)營(yíng)造視覺極佳的美化效果，然而，秋季落葉量較大，不及時(shí)清運(yùn)將影響園林的景觀效果。鑒于此，本研究擬采用銀中楊及玉簪落葉為基礎(chǔ)材料制備生物質(zhì)炭，并以此為吸附劑研究其在不同初始離子質(zhì)量濃度、pH值、Na+濃度及接觸時(shí)間等影響因素下對(duì)Pb2+、Cd2+和Cr6+的吸附，通過揭示各金屬離子在生物質(zhì)炭上的吸附機(jī)理及規(guī)律差異，最終為落葉生物質(zhì)炭治理水體重金屬污染、“以廢治廢”創(chuàng)建最優(yōu)吸附條件提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

銀中楊及玉簪落葉取自吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院籃球場(chǎng)北側(cè)園林綠地，落葉生物質(zhì)炭制備采用限氧裂解法進(jìn)行，具體方法是將銀中楊及玉簪落葉用蒸餾水洗凈、去除粉塵，在70 ℃干燥箱中殺青30 min，55 ℃烘干至恒質(zhì)量，機(jī)械粉碎后過0.01 mm塑料篩，得到落葉粉末。將粉末裝入鋁盒、壓實(shí)，加蓋后置于馬弗爐中，在400 ℃溫度下炭化6 h，隨后冷卻至室溫，將其保存于玻璃干燥器中。平衡液中Pb2+、Cd2+和Cr6+分別由Pb(NO3)2、CdCl2和K2Cr2O7分析純?cè)噭┨峁?/p>

1.2 試驗(yàn)方法

準(zhǔn)確稱取0.1 g落葉生物質(zhì)炭粉末于50 mL聚乙烯離心管中，采取批量平衡法[10]，分別研究其在不同影響因素條件下對(duì)Pb2+、Cd2+和Cr6+的吸附作用，具體設(shè)置條件如下。

初始重金屬離子質(zhì)量濃度：在298 K溫度條件下，將初始Pb2+、Cd2+和Cr6+質(zhì)量濃度分別設(shè)為0、20、40、80、120、200、300、400、500、600和800 mg·L-1，NaCl作為Cd2+吸附過程的支持電解質(zhì)，而NaNO3則在Pb2+和Cr6+吸附試驗(yàn)中作為支持電解質(zhì)，Na+濃度均為0.010 mol·L-1。

pH值：在298 K溫度條件下，將Pb2+、Cd2+和Cr6+質(zhì)量濃度均設(shè)為400 mg·L-1，Na+濃度為0.010 mol·L-1，用稀NaOH和稀HCl(在Pb2+系列吸附試驗(yàn)中用稀HNO3調(diào)節(jié)酸度)將初始pH值分別調(diào)整為2、3、4、5、6、7、8。

Na+離子濃度：在298 K溫度條件下，將溶液Pb2+、Cd2+和Cr6+質(zhì)量濃度均設(shè)為400 mg·L-1，將提供離子濃度的Na+濃度分別設(shè)為0、0.004、0.010、0.040、0.100、0.200、0.400和0.600 mol·L-1，不調(diào)pH值。

接觸時(shí)間：在298 K溫度條件下，將接觸時(shí)間分別設(shè)為0、10、30、60、90、120、240、360、480、720、1 440 min，Pb2+、Cd2+和Cr6+的初始質(zhì)量濃度均為400 mg·L-1，體系內(nèi)Na+濃度為0.010 mol·L-1。

平衡液體積均為25 mL，吸附試驗(yàn)在恒溫水浴振蕩器中進(jìn)行，每個(gè)處理重復(fù)3次，達(dá)規(guī)定時(shí)間后(除動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)外，其他系列試驗(yàn)的吸附時(shí)間皆設(shè)置為10 h振蕩和14 h靜止)，取出離心管，高速離心(12 000 r·min-1)，濾液中Pb2+、Cd2+、Cr6+均由北京普析通用有限公司生產(chǎn)的TAS990型原子吸收分光光度計(jì)測(cè)定，根據(jù)初始質(zhì)量濃度與平衡質(zhì)量濃度之差計(jì)算落葉生物質(zhì)炭對(duì)Pb2+、Cd2+、Cr6+的吸附量，計(jì)算公式如下：

式中：Qe為生物質(zhì)炭吸附Pb2+、Cd2+、Cr6+的吸附量(mg·g-1)；C0為加入Pb2+、Cd2+、Cr6+的初始質(zhì)量濃度(mg·L-1)；Ce為吸附后濾液中殘留的Pb2+、Cd2+、Cr6+質(zhì)量濃度(mg·L-1)；V為體系的總體積(mL)；m為加入生物質(zhì)炭的質(zhì)量(g)。

2 結(jié)果與分析

2.1 初始重金屬離子質(zhì)量濃度對(duì)吸附量的影響

由圖1可知，隨溶液初始Pb2+、Cd2+和Cr6+質(zhì)量濃度的增加，落葉生物質(zhì)炭對(duì)三者的吸附量均呈增加趨勢(shì)，盡管如此，三類重金屬在生物質(zhì)炭表面的吸附速率各不相同。對(duì)于三者吸附規(guī)律而言，吸附量與初始離子質(zhì)量濃度之間近似直線關(guān)系，均未達(dá)到吸附平衡狀態(tài)。顯然，當(dāng)初始離子質(zhì)量濃度相同時(shí)，生物質(zhì)炭對(duì)Pb2+的吸附量更多，吸附速率更快。具體來看，當(dāng)初始Pb2+質(zhì)量濃度(C0)為120 mg·L-1、即Ce為0.013 mg·L-1時(shí)，生物質(zhì)炭對(duì)Pb2+的吸附量能達(dá)到49.7 mg·g-1，在相同初始離子質(zhì)量濃度(C0為120 mg·L-1)影響下，即所對(duì)應(yīng)的Ce分別為14.725和6.600 mg·L-1時(shí)，生物質(zhì)炭對(duì)Cd2+和Cr6+的吸附量可分別達(dá)到44.4、36.4 mg·g-1，可見，當(dāng)初始離子質(zhì)量濃度在0～200 mg·L-1范圍內(nèi)，生物質(zhì)炭對(duì)各重金屬離子的吸附量由大到小表現(xiàn)為Pb2+、Cd2+、Cr6+。而當(dāng)初始離子質(zhì)量濃度提升至300 mg·L-1時(shí)，生物質(zhì)炭對(duì)Pb2+、Cd2+和Cr6+的吸附量可分別達(dá)到74.6、66.2、69.0 mg·g-1，不難發(fā)現(xiàn)，Cd2+和Cr6+在生物質(zhì)炭表面的吸附量大小規(guī)律有所改變，整體由大到小表現(xiàn)為Pb2+、Cr6+、Cd2+，當(dāng)初始離子質(zhì)量濃度提升為800 mg·L-1時(shí)該規(guī)律仍未打破，即初始離子質(zhì)量濃度處于300～800 mg·L-1時(shí)，生物質(zhì)炭對(duì)Pb2+的吸附量仍為最大，其次是Cr6+，對(duì)Cd2+的吸附量為最小。由此可推斷，水體中Pb2+更易被生物質(zhì)炭所吸附，在較低初始離子質(zhì)量濃度下，生物質(zhì)炭對(duì)Cd2+的吸附量較大，而在較高質(zhì)量濃度下，生物質(zhì)炭對(duì)Cr6+的吸附更具優(yōu)勢(shì)。

圖1 初始金屬離子質(zhì)量濃度對(duì)落葉生物質(zhì)炭吸附Pb2+、Cd2+、Cr6+的影響

2.2 初始pH值對(duì)離子吸附率的影響

吸附率是指吸附量占飽和吸附量的百分率。由圖2可知，隨著溶液pH值的提升，生物質(zhì)炭對(duì)Pb2+和Cd2+的吸附率也隨之增加，前者由86.0%增至99.0%，后者由15%增至36.9%。仔細(xì)觀察可發(fā)現(xiàn)，生物質(zhì)炭對(duì)Pb2+的吸附大致包括兩個(gè)階段，第一階段是pH值由2增至3時(shí)，Pb2+的吸附率提升幅度為總增量的76.0%，可見，在該階段，生物質(zhì)炭對(duì)Pb2+的吸附率急劇增加，而在第二階段，即pH值由3增至8時(shí)，生物質(zhì)炭對(duì)Pb2+的吸附率僅占總增量的24.0%，該階段是吸附率緩慢上升的階段，增幅較小。如果說pH值為3時(shí)是影響生物質(zhì)炭吸附Pb2+的分水嶺，那么，pH值為7時(shí)就是生物質(zhì)炭吸附Cd2+的分界線，在pH值為2～7時(shí)，吸附率由15.0%增至23.7%，占總增量的39.7%，增幅較小，而在后一階段，pH值由7增至8時(shí)，吸附率由23.7%增至36.9%，占總增量的60.3%，可見，pH值對(duì)于生物質(zhì)炭吸附Cd2+的影響主要體現(xiàn)在pH值7～8時(shí)，在此過程，Cd2+會(huì)與溶液中多余的OH—形成Cd(OH)2沉淀。與上述規(guī)律不同，在pH值影響下(pH值2～8)，生物質(zhì)炭對(duì)Cr6+的吸附率表現(xiàn)為漸趨降低的趨勢(shì)，吸附率由10.1%最終降至6.1%，可見，酸性條件更有利于生物質(zhì)炭對(duì)Cr6+的吸附。

2.3 Na+濃度對(duì)吸附量的影響

由圖3可見，隨著溶液中Na+濃度的增加(0～0.6 mol·L-1)，落葉生物質(zhì)炭對(duì)Pb2+的吸附量先下降而后緩慢上升，比照Na+濃度為0 mol·L-1時(shí)的結(jié)果，0.6 mol·L-1Na+使得生物質(zhì)炭對(duì)Pb2+的吸附量下降了16.8%；隨著Na+濃度的增加，落葉生物質(zhì)炭對(duì)Cd2+的吸附量漸趨下降，吸附量由9.52 mg·g-1降至0.27 mg·g-1；與上述規(guī)律不同，受到Na+濃度漸增的影響，生物質(zhì)炭對(duì)Cr6+的吸附先增加而后下降，與Na+濃度為0 mol·L-1時(shí)的結(jié)果相比，Na+濃度為0.6 mol·L-1時(shí)，吸附量有所提升，增加幅度達(dá)55.6%。

圖2 pH值對(duì)Pb2+、Cd2+、Cr6+在落葉生物質(zhì)炭上吸附率的影響

圖3 Na+濃度對(duì)落葉生物質(zhì)炭吸附Pb2+、Cd2+、Cr6+的影響

2.4 接觸時(shí)間對(duì)吸附量的影響

圖4描述了接觸時(shí)間(0～1 440 min)對(duì)落葉生物質(zhì)炭吸附Pb2+、Cd2+和Cr6+的影響規(guī)律。顯然，隨著接觸時(shí)間的延長(zhǎng)，生物質(zhì)炭對(duì)Pb2+、Cd2+和Cr6+的吸附量均呈緩慢的增加趨勢(shì)。不同重金屬離子在生物質(zhì)炭上的動(dòng)力學(xué)吸附表現(xiàn)出明顯的差異，在相同接觸時(shí)間下均由大到小表現(xiàn)為Pb2+、Cr6+、Cd2+的規(guī)律。在此系列試驗(yàn)中，重金屬離子的初始質(zhì)量濃度均為400 mg·L-1，符合前述規(guī)律，即離子初始質(zhì)量濃度為300～800 mg·L-1時(shí)，生物質(zhì)炭對(duì)重金屬離子的吸附量由大到小表現(xiàn)為Pb2+、Cr6+、Cd2+。比照接觸0 min與1 440 min下的結(jié)果，生物質(zhì)炭對(duì)Pb2+、Cr6+和Cd2+的吸附量分別提升了21.5%、96.4%和37.5%，可見，接觸時(shí)間的不同對(duì)生物質(zhì)炭吸附Cr6+的影響為最大，其次是Cd2+。當(dāng)接觸時(shí)間為600 min時(shí)，生物質(zhì)炭對(duì)Pb2+、Cr6+和Cd2+吸附量的增加幅度可占總體增加趨勢(shì)的50.0%、74.9%和70.4%。而當(dāng)接觸時(shí)間延長(zhǎng)至720 min時(shí)，生物質(zhì)炭對(duì)Pb2+吸附量的增加幅度可占總體增加趨勢(shì)的76.2%?？赏茰y(cè)，為確保生物質(zhì)炭吸附Pb2+、Cr6+和Cd2+數(shù)量達(dá)到1 440 min吸附量效果的70%，接觸時(shí)間應(yīng)分別大于720、600、600 min。

圖4 接觸時(shí)間對(duì)落葉生物質(zhì)炭吸附Pb2+、Cd2+、Cr6+的影響

3 結(jié)論與討論

隨著初始Pb2+、Cd2+和Cr6+質(zhì)量濃度的增加(0～800 mg·L-1)，銀中楊、玉簪落葉所制得的生物質(zhì)炭對(duì)相應(yīng)重金屬離子的吸附量也增加，吸附量與初始離子質(zhì)量濃度之間近似直線關(guān)系，均未達(dá)到吸附平衡狀態(tài)。上述規(guī)律發(fā)生的原因如下：金屬離子初始質(zhì)量濃度越高，生物質(zhì)炭與溶液固液界面金屬離子的質(zhì)量濃度梯度越大，促進(jìn)重金屬離子由水溶液向生物質(zhì)炭固體表面的遷移，增加了生物質(zhì)炭對(duì)重金屬的吸附[15]。此外，當(dāng)金屬離子達(dá)到一定平衡質(zhì)量濃度時(shí)，較多金屬離子吸附到生物質(zhì)炭表面致使其活性下降，吸附趨于飽和[10]，然而，在本試驗(yàn)條件下，初始金屬離子質(zhì)量濃度尚未達(dá)到致使生物質(zhì)炭活性下降的程度，因此，沒有達(dá)到吸附平衡；生物質(zhì)炭對(duì)Pb2+、Cd2+和Cr6+的吸附量有所區(qū)別。將初始質(zhì)量濃度設(shè)置在0～200 mg·L-1，生物質(zhì)炭對(duì)3種金屬離子的吸附量由大到小表現(xiàn)為Pb2+、Cd2+、Cr6+，然而，將初始離子質(zhì)量濃度提升至300～800 mg·L-1時(shí)，吸附量由大到小可表現(xiàn)為Pb2+、Cr6+、Cd2+?？梢姡镔|(zhì)炭對(duì)Pb2+有著較大的吸附容量，其結(jié)構(gòu)中含有磷酸鹽和碳酸鹽等無機(jī)礦物組分，使其在吸附Pb2+的同時(shí)伴隨Pb2+的沉淀過程，即Pb2+能夠與生物質(zhì)炭結(jié)構(gòu)中的無機(jī)礦物結(jié)合形成Pb3(PO4)2、PbCO3等沉淀[16]。生物質(zhì)炭之所以對(duì)三者表現(xiàn)出不同的吸附量，還與重金屬離子水化熱的差異有關(guān)。據(jù)報(bào)道，三者的水化熱關(guān)系由大到小表現(xiàn)為Cd2+、Cr6+、Pb2+[17]。劉瑩瑩等[18]指出，金屬離子的水化熱越大，水合金屬離子越難脫水，越不易與吸附劑表面位發(fā)生反應(yīng)，由此推斷，生物質(zhì)炭對(duì)三者的吸附程度由大到小表現(xiàn)為Pb2+、Cr6+、Cd2+。然而，在較低初始質(zhì)量濃度(0～200 mg·L-1)影響下，Cd2+與Pb2+屬性相似，能夠發(fā)生部分沉淀作用，使三者的吸附量由大到小體現(xiàn)Pb2+、Cd2+、Cr6+的規(guī)律。

pH值是影響生物質(zhì)炭吸附金屬離子的重要參數(shù)，其不僅能影響金屬離子在溶液中的存在形態(tài)，而且會(huì)影響吸附劑表面的理化性質(zhì)。溶液pH值由2增至8，可使Pb2+和Cd2+在生物質(zhì)炭表面的吸附率得到迅速提升，其原因是因?yàn)閜H值較低時(shí)，生物質(zhì)炭表面的羧基、酚羥基等含氧官能團(tuán)與水溶液中的H+結(jié)合，占據(jù)了有效吸附位，溶液中大量H+對(duì)Pb2+和Cd2+產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)吸附，阻礙了兩者向生物質(zhì)炭表面的遷移，使吸附作用受到抑制[9,19]。然而，隨著溶液pH值的增大，H+的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)削弱，使生物質(zhì)炭表面釋放更多的結(jié)合位點(diǎn)，增加了Pb2+和Cd2+的吸附率；溶液pH值升高使生物質(zhì)炭表面羧基、酚羥基等含氧官能團(tuán)離解度增加、負(fù)電荷增多，間接增強(qiáng)了生物質(zhì)炭對(duì)Pb2+和Cd2+的絡(luò)合能力，致使吸附率增加[20]；由于Pb2+和Cd2+本身電子層的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，易水解形成Pb(OH)+和Cd(OH)+，增加了其在生物質(zhì)炭表面的吸附親和力[21]。

溶液Na+濃度是控制靜電相互作用的重要因素之一[9]。文中以Na+濃度來表征溶液離子強(qiáng)度的大小。隨著Na+濃度的增加(0～0.6 mol·L-1)，落葉生物質(zhì)炭對(duì)Pb2+的吸附量先下降而后緩慢上升，對(duì)Cd2+的吸附量漸趨下降，而對(duì)Cr6+的吸附量先增加而后下降。將Na+濃度由0 mol·L-1提升至0.6 mol·L-1可使生物質(zhì)炭對(duì)Pb2+和Cd2+的吸附量降低16.8%和97.1%，相反，對(duì)Cr6+吸附量有所促進(jìn)，使其增加幅度達(dá)55.6%。據(jù)悉，生物質(zhì)炭對(duì)金屬離子的吸附方式通常有電性吸附和專性吸附兩種[24]。共存Na+濃度增加，占據(jù)了生物質(zhì)炭表面大量的負(fù)電荷位點(diǎn)，從而降低了電性吸附作用，此外，Na+的加入亦可壓縮Cd2+的雙電層厚度[25]，使生物質(zhì)炭對(duì)Cd2+吸附表現(xiàn)出明顯的抑制作用，通?？烧J(rèn)為是形成外層絡(luò)合物的結(jié)果[26]，在此過程，絡(luò)合配位是生物質(zhì)炭吸附Cd2+的主導(dǎo)吸附機(jī)制[9]。若將Na+濃度影響下生物質(zhì)炭對(duì)Pb2+的吸附分為兩個(gè)階段，在第一階段主要表現(xiàn)為Na+濃度增加，電性吸附受抑制，而當(dāng)Na+濃度超過0.1 mol·L-1時(shí)，專性吸附作用逐漸占據(jù)主導(dǎo)，發(fā)生了內(nèi)層配位作用。而對(duì)于生物質(zhì)炭對(duì)Cr6+則主要以專性吸附為主，只有當(dāng)Na+濃度超過0.1 mol·L-1時(shí)，多余的Na+才會(huì)占據(jù)有限的吸附位點(diǎn)，使其吸附量下降?？赏茢?，銀中楊、玉簪落葉生物質(zhì)炭對(duì)Pb2+和Cd2+主要以電性吸附為主，而對(duì)Cr6+則主要是專性吸附。

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1)國家大學(xué)生科技創(chuàng)新科研項(xiàng)目(吉農(nóng)院合字[2016]第201611439008號(hào))；吉林省教育廳大學(xué)生科技創(chuàng)新科研項(xiàng)目(吉農(nóng)院合字[2016]第2016020號(hào))；吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院重點(diǎn)學(xué)科培育項(xiàng)目(吉農(nóng)院合字[2015]第X004號(hào))。

徐俊平，男，1994年1月生，吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院植物科學(xué)學(xué)院，本科生。E-mail:2503152626@qq.com。

王帥，吉林農(nóng)業(yè)科技學(xué)院植物科學(xué)學(xué)院，副教授。E-mail:wangshuai419@126.com。

2017年3月2 日。

S792.11;X703.1；X705

Influencing Factors of Pb2+, Cd2+, Cr6+Ions Adsorbed onto the Biochar Prepared fromPopulusalba×P.berolinensisandHostaplantagineaLeaves//Xu Junping, Wang Shuai, Gan Lu, Zhang Xin, Sun Weien, Liu Hanxiao, Liang Hong(Jilin Agricultural Science and Technology University, Jilin 132101, P. R. China)//Journal of Northeast Forestry University，2017,45(7)：40-44，74.

責(zé)任編輯：任 俐。

The experiment was conducted to discuss the differences and influencing factors of Pb2+, Cd2+, Cr6+ions of aqueous solution adsorbed onto the biochar prepared from the leaves ofPopulusalba×P.berolinensisandHostaplantaginea. The method of limited oxygen pyrolysis was adopted to transform the leaves ofPopulusalba×P.berolinensisandHostaplantagineainto the biochar, and then they were served as the adsorbents to adsorb Pb2+, Cd2+, and Cr6+ions under the different influencing factors containing different initial ion contents, pH, ionic strengths and contact times. With the initial ion concentrations of Pb2+, Cd2+, Cr6+increasing (0-800 mg·L-1), the amounts of Pb2+, Cd2+, Cr6+ions adsorbed on the biochar prepared from leaves were all enhanced. If the initial ion contents were designed in 0-200 mg·L-1, the adsorbed amount of Pb2+, Cd2+, and Cr6+ion on the biochar would be in descending order of Pb2+>, Cd2+, and Cr6+. However, when the initial ion contents were enhanced to 300-800 mg·L-1, their adsorbed amounts showed a descending order of Pb2+, Cr6+, and Cd2+. When the initial pH was increased from 2 to 8, the adsorption rates of Pb2+, Cd2+on the biochar were significantly promoted, on the contrary, the adsorption rate of Cr6+had a gradually declining trend in the whole increased process of pH. With the Na+ ion increasing (0-0.6 mol·L-1), the biochar had the different adsorbed rules to Pb2+, Cr6+, Cd2+: the amount of Pb2+being adsorbed on the biochar was declined first and then increased slowly, and in the process the adsorbed amount of Cd2+was gradually declined, however, the adsorbing capacity of Cr6+was increased first and then declined. The amounts of Pb2+and Cd2+adsorbed on the biochar were reduced by 16.8% and 97.1%, respectively, by enhancing the Na+ion contents from 0 to 0.6 mol·L-1, but in the process the adsorbed amount of Cr6+was increased by 55.6%. With the extension of contact time, the initial concentrations of Pb2+, Cd2+, Cr6+ions were 400 mg·L-1, whose adsorbed amounts on the biochar had a gradually increasing trend and showed a descending order of Pb2+, Cr6+, and Cd2+. The adsorption of Pb2+and Cd2+on the biochar was mostly in the form of electrostatic adsorption, while the specific adsorption was the main way of Cr6+on the biochar.