微波加热硝酸氧化改性稻壳基生物质炭对Pb（Ⅱ）和亚甲基蓝的吸附作用

车晓冬，丁竹红，胡　忻，陈逸珺

（1.南京工业大学市政工程系，南京 211816；2.南京工业大学环境科学系，南京 211816；3.南京大学现代分析中心，南京 210093）

微波加热硝酸氧化改性稻壳基生物质炭对Pb（Ⅱ）和亚甲基蓝的吸附作用

车晓冬1，丁竹红2*，胡忻3，陈逸珺3

（1.南京工业大学市政工程系，南京 211816；2.南京工业大学环境科学系，南京 211816；3.南京大学现代分析中心，南京 210093）

通过研究四种改性生物质炭吸附重金属离子Pb（Ⅱ）和阳离子型染料亚甲基蓝的动力学效应、等温吸附效应、溶液初始pH效应和共吸附效应，探讨微波辅助加热在生物质炭氧化改性中的作用。结果表明，改性稻壳基生物质炭能够有效吸附Pb（Ⅱ）和亚甲基蓝，吸附容量显著高于初始生物质炭。Langmuir方程和Freundlich方程能很好地拟合改性稻壳基生物质炭吸附Pb（Ⅱ）和亚甲基蓝的等温数据（R2＞0.90）。改性生物质炭吸附Pb（Ⅱ）和亚甲基蓝的动力学研究显示，改性稻壳基生物质炭对Pb（Ⅱ）和亚甲基蓝的吸附主要发生在前2 h内，吸附过程符合伪二级动力学模型。随着溶液中pH的增大，Pb（Ⅱ）的去除率迅速增加，并在pH6时达到最大，亚甲基蓝的去除率在实验pH范围内也随pH缓慢上升，在pH为8～9时达到最大并逐渐趋于平衡。Pb（Ⅱ）和亚甲基蓝的共吸附效应表明，随着摩尔比值［MB/Pb（Ⅱ）］的增大，亚甲基蓝抑制了改性稻壳基生物质炭对Pb（Ⅱ）的吸附。微波加热硝酸氧化改性显著提高600℃热裂解生物质炭对Pb（Ⅱ）的吸附性能和300℃热裂解生物质炭对亚甲基蓝的吸附性能。

生物质炭；等温吸附；动力学吸附；共吸附

车晓冬，丁竹红，胡忻，等.微波加热硝酸氧化改性稻壳基生物质炭对Pb（Ⅱ）和亚甲基蓝的吸附作用［J］.农业环境科学学报，2016，35（9）：1773-1780.

CHE Xiao-dong，DING Zhu-hong，HU Xin，et al.Sorption and co-sorption of methylene blue and Pb（Ⅱ）onto rice husk-based biochars modified by nitric acid via microwave heating［J］.Journal of Agro-Environment Science，2016，35（9）：1773-1780.

生物质在完全或部分缺氧条件下热解，可以产生含碳丰富、难溶、稳定、高度芳香化的固体物质即生物质炭［1-3］。研究表明生物质炭对有机染料以及重金属离子具有较好的吸附效果［4］。如山核桃木、苔藓和松针吸附亚甲基蓝和刚果红［5］、玉米秸秆吸附Cd（Ⅱ）［6］、芦苇秸秆吸附Ni（Ⅱ）［7］等研究都显示生物质炭具有良好的吸附特性。生物质炭原材料的来源较广泛，其中常见的农林废弃物是生物质炭广受关注的重要来源之一［8-11］。因为农林废弃物制备生物质炭不仅降低碳排放，而且也会减少雾霾污染的重要污染源之一的秸秆燃烧。

虽然大量文献报道了农林废弃物制备的生物质炭能吸附重金属离子和有机染料，但其吸附性能有限，而生物质炭改性能较大地提高其吸附性能［12］。常见改性方法有化学法、物理法、微波处理法、浸渍法等［12］。研究表明硝酸氧化改性可提高生物质炭吸附效果，如张扬等［13］利用HNO3改性玉米芯生物碳，发现其对氨氮吸附能力显著提高。Gokce等［12］研究了利用HNO3改性茶叶生物质炭，发现改性后的生物质炭对亚甲基蓝的吸附量有了大幅度的提高。El-Hendawy等［14］研究了HNO3改性的玉米芯生物质炭对亚甲基蓝和Pb（Ⅱ）吸附效应，结果显示改性后生物质炭对于亚甲基蓝的吸附量明显优于各对照组生物质炭。目前在改性处理过程中一般均通过加热增加处理体系的反应温度。常规的加热方式是由外部热源通过热辐射由表及里的传导式加热，大多数物体内部的热传导很慢，最终达到整体均匀加热所需的时间就很长；微波加热是材料在电磁场中由介质损耗而引起的体加热，有利于物体内部温度的上升，所以微波加热效率高于常规加热［15-17］。加热方式不同是否会影响改性效果？目前生物质炭硝酸氧化活化主要采用传统的水浴加热，对硝酸氧化活化生物质炭的微波辅助加热研究较少，有待进一步研究。此外，目前生物质炭对有机染料或重金属离子吸附研究较多，而对有机染料和重金属离子共吸附研究相对缺乏。

因而，本文以农林废弃物稻壳为生物质原料，在600℃和300℃下分别热裂解制备初始生物质炭，进而利用微波加热硝酸氧化活化获得改性生物质炭，同时以传统水浴加热硝酸氧化制备的改性生物质炭作为对照。研究不同加热方式获得的改性稻壳基生物质炭对有机染料亚甲基蓝和无机重金属离子Pb（Ⅱ）吸附的等温线、吸附动力学以及pH对吸附的影响效应，同时关注亚甲基蓝与Pb（Ⅱ）的共吸附效应，为新型低成本改性生物质炭制备提供科学参考。

1　材料与方法

1.1实验材料

本实验以常见的农林废弃物稻壳为原料。将稻壳清洗自然晾干后粉碎，超纯水清洗后，在恒温干燥箱中75℃烘干。置于马弗炉中限氧条件下600℃和300℃分别灼烧2 h和4 h，取出后先用自来水清洗，再用蒸馏水充分洗涤，在恒温干燥箱中75℃烘干，然后置于密封袋中标记并保存，分别标记为D600和D300。

染料亚甲基蓝（分析纯，Sigma-Aldrich，简称MB），以超纯水配置2000 mg·L-1储备液，实验时再按所需浓度稀释。Pb（NO3）2购自国药集团（分析纯），以超纯水配置5000 mg·L-1Pb（Ⅱ）储备液，实验时再按所需浓度稀释。用乙醇配置浓度为1%的酚酞作为酸碱指示剂。

1.2样品处理

样品分两种方法制备（表1）：（1）微波加热法。将600℃和300℃制备的生物质炭和浓度为2 mol·L-1的HNO3溶液、超纯水（制备对照组）按固液比1∶10 （g·mL-1）置于密封微波消解罐中，温度设定为150℃，反应时间设定为30 min，待反应过后取出静置，先用自来水清洗数遍，再用0.1 mol·L-1的NaOH清洗，然后用超纯水洗涤至中性。在恒温干燥箱中75℃烘干后置于密封袋中，标记为W600、W300并保存，相应的未加HNO3溶液的对照组记为W600D、W300D。（2）水浴加热法。将600℃和300℃制备的生物质炭，用浓度为2 mol·L-1的HNO3溶液和超纯水（作为对照组）按固液比1∶10置于烧杯中，将烧杯放在电垫板上，温度设定为100℃，加热4 h，待反应过后静置，先用自来水清洗数遍，再用0.1 mol·L-1的NaOH清洗，然后用超纯水洗涤至中性。在恒温干燥箱中75℃烘干后置于密封袋中，标记为B600、B300并保存，相应的对照组记为B600D、B300D。

表1　稻壳基生物质炭改性方法Table 1 Modification of the rice husk-based biochars

1.3吸附试验方法

本文批吸附试验主要包括初始浓度效应吸附实验、吸附动力学实验、溶液初始pH效应吸附实验以及Pb（Ⅱ）和亚甲基蓝共存时的吸附实验。具体操作步骤：称取0.025 g生物质炭置于50 mL离心管中，然后向各离心管中加入设定浓度、pH值的25 mL Pb（Ⅱ）或MB溶液，室温振荡到试验设定时间后取下并离心，取上清液过0.45μm滤膜，保存待测。溶液pH用0.01 mol·L-1HNO3和0.05mol·L-1NaOH调节。

（1）初始浓度吸附试验（等温吸附）中，Pb（Ⅱ）的浓度设为25、50、100、150、200、250 mg·L-1，MB的浓度设为0.5、2、10、25、50、75 mg·L-1，溶液pH均定为5.5，振荡时间均为24 h。

（2）吸附时间效应实验（吸附动力学）中，振荡时间均设定为5、15、30、45、60、120、240、360、480、720、1440 min，Pb（Ⅱ）浓度设为50 mg·L-1，溶液pH设定为5.5，MB浓度根据样品的等温吸附性能将W600组、B600组设定为25 mg·L-1，W300和B300设定为50 mg·L-1，溶液pH设定为5.5。

这是沈家煊(1995)的认知语法学观点[5]。在时间轴上，“买”“(动作)的起点是“相中某种商品”，终点是“付钱买回完成商品交易行为”，为有界的动作。“吃亏、上当”是贬义词，也是有界的，两个有界的部分能够互相匹配，所以能说“你买不了吃亏，你买不了上当”。但我们不禁再问：为什么“买”所表示的行为动作时有界的，就必须要求其所带的宾语也是有界的？同是有界的“伤心、失望”为何不能进入此格式？既然同是有界的，为何其所带的宾语有句法搭配上的限制(后多带体词性宾语)？看来这样的解释仍然有缺陷。

（3）溶液初始pH效应试验中，Pb（Ⅱ）和MB溶液pH范围分别设定为2～7和4～9，Pb（Ⅱ）浓度设定为50 mg·L-1，MB浓度根据样品的等温吸附性能将W600组、B600组设定为25 mg·L-1，W300组和B300组设定为50 mg·L-1，振荡时间均定为24 h。

（4）共吸附实验中，Pb（Ⅱ）浓度固定为25 mg·L-1， MB与Pb（Ⅱ）的摩尔比为0.025∶1、0.05∶1、0.15∶1、0.5∶1、1∶1、1.25∶1、1.5∶1，振荡时间设定为8 h，pH定为5.5。待吸附到设定时间后取出上清液0.5 mL置于离心管中，滴加HNO3后置于水浴锅中80℃加热4 h，然后滴加H2O2，继续加热至溶液无色。冷却至室温，定溶、静置12 h，测定消解溶液中Pb（Ⅱ）的浓度。另取2 mL上清液置于离心管中测定MB的含量。将不加MB的25 mg·L-1Pb（Ⅱ）吸附组设为对照组。

分别用电感耦合等离子体发射光谱仪（ICPOES，Opatima 5300，PerkinElmer，USA）和紫外-可见分光光度计（MB测定波长为663 nm）分别测定溶液中的Pb（Ⅱ）和MB，通过吸附前后Pb（Ⅱ）和MB浓度的变化计算改性稻壳基生物质炭对Pb（Ⅱ）和MB的去除率以及吸附量。每个处理重复3次，文中数值为3次重复的平均值。

采用KBr压片法，利用傅里叶红外光谱（美国NICOLET公司）定性分析改性稻壳基生物质炭官能团。利用Boehm滴定法［18-19］对改性稻壳基生物质炭表面酸性官能团的含量进行滴定分析。取0.1 g改性稻壳基生物质炭按固液比1∶25（m/V）分别加入到浓度为0.002 5 mol·L-1的NaOH溶液，混合振荡24 h后取出上清液。上清液中过量的NaOH用0.05 mol·L-1HCl滴定至终点。根据差值计算改性稻壳基生物质炭表面酸性官能团的含量。

2　结果与讨论

2.1改性稻壳基生物质炭官能团分析

将改性组和对照组稻壳基生物质炭进行傅里叶红外官能团分析，以检测生物质炭表面官能团，结果见图1。

由图1可以看出，位于波数为3410 cm-1附近的吸收峰为O-H的伸缩振动吸收峰［20］，从对照样来看，600℃灼烧的生物炭在此处并未出现吸收峰，说明600℃灼烧下生物炭发生脱羟基反应。300℃灼烧的生物炭经微波加硝酸处理和水浴加硝酸处理后吸收峰都明显加强；600℃灼烧的生物炭经微波加硝酸处理和水浴加硝酸处理后在此处出现了吸收峰，这说明微波加硝酸处理和水浴加硝酸处理都能使生物炭的羟基增加。位于波数为2931 cm-1附近的吸收峰为芳香烃中C-H的振动吸收峰［21］，此吸收峰只在300℃生物炭样品中出现，且硝酸处理的生物炭吸收峰要明显强于未处理的。位于波数为1600、1640、1705 cm-1附近的若干吸收峰为COOH的振动吸收峰。微波加硝酸和水浴加硝酸处理后生物炭在此处的吸收峰明显加强了，说明硝酸处理提高了生物炭中羧基的含量。位于波数为1099 cm-1和800 cm-1附近的吸收峰分别为C-O伸缩振动峰和环状C-O-C不对称面外伸缩振动峰［22］，600℃灼烧的生物炭在此处的吸收峰要明显弱于300℃灼烧的生物炭，说明灼烧温度升高生物炭中C-O结构减少；相比较对照样，硝酸处理后的生物炭在此处的吸收峰并没有明显增强，这说明硝酸处理并没有改变生物炭中C-O结构。

图1　改性稻壳基生物质炭及其对照组红外光谱图Figure 1 FT-IR spectra of the modified and control biochars

利用Boehm滴定法对改性稻壳基生物质炭进行返滴定试验，测试表面官能团的含量。测试结果：W600、W600D、W300、W300D、B600、B600D、B300和B300D的酸性官能团含量分别为：1.19、0.17、1.26、0.70、0.79、0.18、1.28 mmol·g-1和0.63 mmol·g-1。可见600℃制备的改性稻壳基生物质炭的酸性官能团含量低于300℃制备的改性稻壳基生物质炭，改性组生物质炭比对照组生物质炭的酸性官能团量多。

2.2初始浓度对改性稻壳基生物质炭吸附Pb（Ⅱ）、MB的影响

图2　初始浓度对改性稻壳基生物质炭吸附Pb（Ⅱ）和MB的影响Figure 2 Effects of initial concentrations of Pb（Ⅱ）and MB on their sorption onto the control and modified biochars

为了进一步探讨四种改性稻壳基生物质炭的吸附过程，我们用Langmuir方程（公式1）和Freundlich方程（公式2）对Pb（Ⅱ）和MB的吸附等温线进行拟合。

由表2可以看出，Langmuir方程和Freundlich方程都能够比较好地描述改性稻壳基生物质炭对Pb（Ⅱ）和MB的吸附特征。通过相关系数比较可以看出，Langmuir方程更加适合描述其吸附规律。表2中的KL与吸附强度有关，KL值越大，表明吸附强度越大［1］。Freundlich方程中的n值可作为介质对重金属离子吸附作用强弱的指标［24-25］，n值越大，则表示生物质炭对重金属离子吸附作用力愈强［3］。由表2可以看出，改性稻壳基生物质炭的吸附性能远好于对照组生物质炭。

表2　改性稻壳基生物质炭对Pb（Ⅱ）和MB吸附的Langmuir 和Freundlich方程拟合参数Table 2 Isothemal parameters for adsorption of Pb（Ⅱ）and MB onto the pristine and modified biochars

2.3吸附时间对改性稻壳基生物质炭吸附Pb（Ⅱ）、MB的影响

由图3a和图3b可知，随着时间的延长，改性稻壳基生物质炭对于Pb（Ⅱ）和MB的吸附量都不断增加。在2 h内吸附率快速增长，随着吸附时间的延长吸附量几乎保持不变，使得吸附基本处于饱和平衡状态。在吸附的初始阶段，溶液中吸附剂表面的吸附空位较多，Pb（Ⅱ）和MB容易与这些空位点结合，吸附过程容易进行，因而吸附速率较大；而随着溶液中Pb（Ⅱ）和MB的浓度减小，吸附过程的驱动力有所减小，同时，吸附过程也不仅仅是表面作用，Pb（Ⅱ）和MB开始由改性稻壳基生物质炭的孔隙向内部迁移、扩散，因而吸附率下降；到吸附后期，吸附剂表面的吸附空位逐渐减少，吸附也渐渐趋近平衡［26-27］。

为了更好地探讨改性稻壳基生物质炭对Pb（Ⅱ）和MB的动力学吸附特性，以常用的伪一级动力学和伪二级动力学方程对改性稻壳基生物质炭吸附Pb（Ⅱ）和MB的数据进行拟合。通过比较其相关的参数来确定更合适的动力学模型。伪一级动力学一般适合用来描述吸附初始阶段，伪二级动力学则解释整个吸附过程的吸附行为。伪一级动力学方程（3）、伪二级动力学方程（4）可以表示为：

图3　吸附时间对改性稻壳基生物质炭吸附Pb（Ⅱ）和MB的影响Figure 3 Effects of contact time on adsorption of Pb（Ⅱ）and MB on the modified biochars

式中：qe、qt分别为平衡时和经t时间时吸附剂的吸附量，mg·g-1；K1为一级吸附速率常数，min-1；K2为二级吸附速率常数，g·mg-1·min-1。

比较两组相关系数R2可知，伪二级动力学方程更加适合描述改性稻壳基生物质炭对Pb（Ⅱ）和MB的吸附过程，同时根据伪二级动力学方程所得到的qe也与实验所得的qe接近（表3）。

2.4溶液pH值对改性稻壳基生物质炭吸附Pb（Ⅱ）和MB的影响

由图4（a）可以看出，初始pH对四种改性稻壳基生物质炭吸附Pb（Ⅱ）的去除率影响显著，随着pH的升高，去除率在不断增加，在pH为6～7时吸附效果最好。溶液pH对W600、W300、B600和B300吸附Pb（Ⅱ）的影响总体变化趋势相似，并且W600的去除率始终最大，B300始终最小。pH为2～4时，W600的去除率增加最为显著，由26.0%增至92.6%。W300、B600去除率都有较为显著的增加，幅度弱于W600，分别由9.23%、4.51%增至48.0%、45.7%，而B300相较于前三种，增加幅度最弱，由4.10%增至30.8%。在pH为4～6时，W600去除率增长缓慢，而W300、B600、B300的去除率继续迅速增加。在pH为6～7时，W600、W300、B600、B300的去除率不再增加。文献表明，在pH值小于4时，溶液中的H+的浓度很高，随着pH的升高，H+和Pb（Ⅱ）争夺改性生物碳表面的吸附位点的能力降低［5］；而溶液中OH-增加，生物质炭的静电引力增加，同时，Pb（Ⅱ）可能使OH-生成Pb（OH）2沉淀，从而有利于对Pb（Ⅱ）的吸附去除。但去除率上升到一定程度后，随溶液中Pb（Ⅱ）降低，与固相表面浓度差减小，因此去除率增加减缓。

表3　改性稻壳基生物质炭对Pb（Ⅱ）和MB的吸附动力学方程拟合参数Table 3 Kinetic parameters for the pseudo first-order and second-order kinetic models for adsorption of Pb（Ⅱ）and MB on the modified biochars

图4　初始pH对生物质炭分别吸附Pb（Ⅱ）和MB的影响Figure 4 Effects of solution pH on adsorption of Pb（Ⅱ）and MB on the modified biochars

由图4b可以看出，MB的吸附去除率随着pH的升高去除率不断上升，之后在pH为8～9时吸附效果最好。W600、W300、B600、B300对MB的去除率大小顺序是B300＞W300＞W600＞B600。其中溶液pH对W300去除MB的影响最大，一直处于明显的上升状态；B300去除率一直呈缓慢上升趋势；W600、B600去除率变化趋势则较为相似，在pH为4～5时都处于较为明显的上升状态，pH为5～7时变化不大，之后又上升，到pH为8～9时去除率最大，吸附效果最好。MB是阳离子型染料，在酸性条件下质子化。这是因为在pH呈酸性情况下，改性稻壳基生物质炭吸附溶液中的H+带有正电荷，这样与带正电荷的MB产生静电排斥作用，从而降低吸附效果。当pH不断增大时，溶液中的H+逐渐减少，静电排斥作用不断降低，吸附效果增强。当溶液为碱性时，改性稻壳基生物质炭吸附溶液中的OH-，使得改性稻壳基生物质炭表面形成带负电荷的吸附中心，促进带正电荷的MB的吸附，使得吸附效果更好［12，28］。

从总体上看，随着pH增大，改性稻壳基生物质炭对Pb（Ⅱ）的去除率显著增加，最后在pH为6左右时，去除率达到最大且趋于稳定，对MB的去除率影响相对较小，除W300增长迅速外，其余三种改性稻壳基生物质炭对MB的去除率增长较为缓慢，但是都在pH为8～9时去除率达到最大，吸附效果最好。

2.5改性稻壳基生物质炭对Pb（Ⅱ）和MB共吸附

随着摩尔比值MB/Pb（Ⅱ）的增大，改性稻壳基生物质炭对Pb（Ⅱ）的摩尔吸附量逐渐降低，其中B300下降趋势最为显著，W300和B600下降趋势相似且摩尔吸附量相近，W600最为平缓，四者的大小顺序为：W600＞B600＞W300＞B300，在摩尔比值MB/Pb（Ⅱ）为1.25处开始达到平衡（图5a）。Pb（Ⅱ）和MB的总吸附量除B600外，先缓慢上升，然后处于平衡趋势。B600的总吸附量总体处于比较平稳的状态（图5b）。在等温吸附中W600、W300、B600和B300改性稻壳基生物质炭对浓度为25 mg·L-1的Pb（Ⅱ）吸附量分别为0.13、0.12、0.12 mmol·g-1和0.084 mmol·g-1，图5a显示加入MB后所有的生物质炭Pb（Ⅱ）的吸附量均小于其相应的对照组吸附量，因而Pb（Ⅱ）和亚甲基蓝共吸附时可能存在一定竞争性。这可能是因为MB初始浓度较低时改性稻壳基生物质炭表面有充足的吸附位点，对Pb（Ⅱ）的吸附量较大。随着溶液中MB的初始浓度升高，MB与Pb（Ⅱ）争夺改性稻壳基生物质炭上的吸附位点，改性稻壳基生物质炭对于MB的吸附量增幅减缓，直至吸附平衡。由此，在溶液中Pb（Ⅱ）初始浓度不变的情况下，随MB的浓度不断升高，摩尔比值MB/Pb（Ⅱ）的不断增大，改性稻壳基生物质炭对Pb（Ⅱ）的吸附受到MB的影响。

图5　共吸附对改性稻壳基生物质炭吸附Pb（Ⅱ）、MB的影响Figure 5 Competitive adsorption of Pb（Ⅱ）and MB on the modified biochars

3　结论

（1）硝酸氧化改性增加生物质炭的酸性含氧官能团的含量。

（2）改性处理后稻壳基生物质炭对Pb（Ⅱ）和MB的吸附明显增加。微波加热硝酸氧化改性能显著提高600℃制备的生物质炭对Pb（Ⅱ）的吸附量和300℃制备的生物质炭对MB的吸附量。

（3）改性稻壳基生物质炭对于Pb（Ⅱ）和MB的等温吸附均能较好地符合Langmuir方程。吸附过程均符合伪二级动力学模型。

（4）Pb（Ⅱ）和MB在改性稻壳基生物质炭的吸附行为呈现pH依赖性。

（5）共吸附效应表明MB的存在降低改性稻壳基生物质炭对Pb（Ⅱ）的吸附。

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Sorption and co-sorption of methylene blue and Pb（Ⅱ）onto rice husk-based biochars modified by nitric acid via microwave heating

CHE Xiao-dong1，DING Zhu-hong2*，HU Xin3，CHEN Yi-jun3
（1.Department of Municipal Engineering，Nanjing Tech University，Nanjing 211816，China；2.Department of Environmental Science，Nanjing Tech University，Nanjing 211816，China；3.State Key Laboratory of Analytical Chemistry for Life Science，Center of Material Analysis，Nanjing University，Nanjing 210093，China）

Biochars derived from various biomass feedstocks through slow pyrolysis/carbonization in an oxygen limited environment have been considered as promising low-cost and sustainable sorbents for organic and inorganic contaminants′removal from aqueous solution.The related researches show that appropriate chemical modification of the pristine biochars will improve its adsorption capacity greatly.In this work，rice husk，a common agricultural by product，was chosen as a feedstock to prepare biochars through the pyrolysis at 600℃and 300℃under oxygen-limited conditions.The resulting pristine biochars were oxidated by nitric acid via microwave heating and water-bath heating，respectively，to obtain four kinds of modified biochars.Then，the batch adsorption experiments of a cationic dye-methylene blue（MB）and a heavy metal ion-Pb（Ⅱ）onto the modified biochars were carried out to compare the adsorption effect of different biochars.The results indicated that the modified biochars exhibited greater adsorption capacity for Pb（Ⅱ）and MB than the pristine biochars，and the experimentaldata could be well fitted by the Langmuir and Freundlich isotherm model（R2＞0.90）.Kinetic data showed that the adsorption of Pb（Ⅱ）and MB onto the modified biochars followed well with the pseudo-second order kinetic model，and the adsorption reached equilibrium in about 2 h.In the pH range of 2～6，the removal of Pb（Ⅱ）increased with the increase of solution pH and reached the maximum at pH 6.The removal rates of MB also increased with pH increasing from 4 to 8，and the maximum value was observed at pH 8.The co-adsorption experimental results showed that the adsorption of Pb（Ⅱ）onto modified biochars was greatly decreased with increasing molar ratio of MB/Pb（Ⅱ），suggesting the possible competitive adsorption of MB and Pb（Ⅱ）onto biochars.Biochars modified with different heating methods had different adsorption performances for Pb（Ⅱ）and MB.

biochar；adsorption isotherm；adsorption kinetics；co-sorption

X712

A

1672-2043（2016）09-1773-08doi：10.11654/jaes.2016-0285

2016-03-05

国家自然科学基金重大研究计划培育项目（91543129）

车晓冬（1990—），女，硕士研究生，主要从事改性生物质炭吸附重金属和有机污染物的研究。E-mail：chexiaodong151@163.com

丁竹红E-mail：dzhuhong@njtech.edu.cn