锌锰铁改性生物炭去除废水中镉的性能及作用机制

摘要

以柚子皮为原料，利用锌锰铁浸渍改性制备柚皮生物炭（ZMF@BC）,探讨生物炭在不同条件下对废水中Cd（Ⅱ）的去除效果及作用机制。通过共存离子吸附竞争、吸附-解吸、批量吸附实验，红外光谱（FT-IR）和X-射线衍射分析（XRD）等对ZMF@BC的吸附性能和机理进行探讨。结果表明，pH 6.0时，由于离子竞争力减弱，生物炭对Cd（Ⅱ）有较好吸附效果。水中常见共存离子对Cd（Ⅱ）的竞争吸附影响从大到小顺序为：Na⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、K⁺。ZMF@BC对Cd（Ⅱ）的吸附符合Langmuir模型和准二级动力学模型，属于单分子层化学吸附，最大吸附量为32.3 mg/g;热力学结果显示吸附为自发过程；经5次吸附-解吸后，仍能保持起始吸附量的85.1%。ZMF@BC可利用表面金属氧化物中的Zn、Fe和Mn以离子交换形式吸附Cd（Ⅱ）,也可通过铁氧化物特有的络合机制和静电吸附固定Cd（Ⅱ）。

关键词

镉 / 生物炭 / 改性 / 吸附 / 机理 / 废水