腐殖酸对生物炭去除水中Cr(VI)的影响机制研究

丁文川 田秀美 王定勇 曾晓岚 徐 茜 陈健康 艾小雨

以污泥生物炭作吸附剂处理水中Cr(Ⅵ),研究了共存腐殖酸对生物炭吸附性能影响。结果表明，腐殖酸能显著促进生物炭对Cr(Ⅵ)的吸附，大幅提高吸附量以及缩短吸附平衡时间，生物炭吸附过程符合准二级动力学模型。在溶液初始pH 4.0，生物炭浓度20 g/L，Cr(Ⅵ)初始浓度在50～800 mg/L范围下，Langmuir模型比Freundlich模型更好地描述等温吸附行为。加入腐殖酸(20 mg/L)后，拟合得到的理论饱和吸附量达10.10 mg/g，较未加入腐殖酸的吸附量5.56 mg/g提高近1倍。在pH 2.0～8.0范围内，吸附量随溶液初始pH值升高而减小。腐殖酸浓度上升,生物炭吸附能力进一步提高。红外光谱显示，生物炭表面的羟基、羧基、酯基、芳香环上C—H和环状结构上的C—C等化学活性官能团与Cr(Ⅵ)的吸附有关。结合XPS分析结果，推断腐殖酸共存促进生物炭吸附的机制是：腐殖酸提高了Cr(Ⅵ)在生物炭表面聚集浓度，有利于生物炭对Cr(Ⅵ)的直接吸附和还原，而腐殖酸本身具有的吸附能力增加了对溶液中Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)的去除。