研究报告
常春,王胜利,郭景阳,刘天琪,赵莹莹.不同热解条件下合成生物炭对铜离子的吸附动力学研究[J].环境科学学报,2016,36(7):2491-2502
不同热解条件下合成生物炭对铜离子的吸附动力学研究
- Adsorption kinetics and mechanism of copper ion on biochar with different pyrolysis condition
- 基金项目：国家自然科学基金（No.51508026，51479005）；渤海大学博士启动基金（No.bsqd201415）
- 作者
- 单位
- 常春
- 渤海大学 化学化工学院环境科学与工程系, 锦州 121013
- 王胜利
- 渤海大学 化学化工学院环境科学与工程系, 锦州 121013
- 郭景阳
- 渤海大学 化学化工学院环境科学与工程系, 锦州 121013
- 刘天琪
- 渤海大学 化学化工学院环境科学与工程系, 锦州 121013
- 赵莹莹
- 渤海大学 化学化工学院环境科学与工程系, 锦州 121013
- 摘要：为了揭示生物质炭对铜离子的吸附动力学特性，研究了以不同条件下合成的生物质炭作为吸附剂吸附铜离子的动力学过程。用生活中常见的玉米芯和龙爪槐为原材料，以限氧升温炭化法制备生物炭。表征了其结构和表面特征，又通过一系列批实验，研究不同热解温度（300、400、500、600和700 ℃）和不同热解时间（1、2、4、6、8 h）的玉米芯与龙爪槐生物炭对Cu2+的吸附动力学特征与机理。结果表明，生物炭对Cu2+的吸附动力学数据随时间的变化能很好的用准二级动力学方程进行拟合，可见生物炭对Cu2+的吸附是复杂的，不是单一的单层吸附。同时用颗粒内扩散模型、班厄姆方程和Boyd 外扩散模型进行分析，结果表明颗粒内扩散不是两种生物炭吸附铜离子的唯一速率控制步骤，液膜扩散和颗粒内扩散均在吸附过程中起到重要影响，且液膜扩散是主要的限速因素。
- Abstract：This study aims to investigate the adsorption kinetic characteristics of copper ion on the biochar. A series of biochars made of corncob and sophora pendula were prepared at different temperatures(300, 400, 500, 600, 700 ℃)and time(1, 2, 4, 6, 8 h)under a limited oxygen condition. The basic properties of biochars were characterized, and adsorption of Cu2+ on biochars were conducted to investigate the relationship between different adsoption performance with pyrolysis conditions.The pseudo-second-order model is more suitable to describe the adsorption of Cu2+ on biochars regardless of pyrolysis condition, suggesting that the adsorption is related to adsorption sites in biochar, rather than simplex single-layer sorption. The fitting results by using intraparticle diffusion model、Bangham's pore diffusion model and Boyd model show that the adsorption process was influenced by both liquid film diffusion and intraparticle diffusion, and the former is an important rate-limiting factor.
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