秸秆生物碳质吸附剂的制备及其吸附性能-IngentaConnect.PDF

第27 卷 增刊2 农 业 工 程 学 报 Vol.27 Supp.2 104 2011 年 12 月 Transactions of the CSAE Dec. 2011 秸秆生物碳质吸附剂的制备及其吸附性能 1 1※ 2 张继义 ，蒲丽君 ，李 根 （1．兰州理工大学石油化工学院，兰州 730050 ； 2 ．中国市政工程西北设计研究院有限公司，兰州730000 ） 摘 要: 为了开辟一条废弃生物质材料利用的新途径，该研究以小麦秸秆为生物质材料，通过中低温区间限氧升温熔融 碳化方法制备生物碳质吸附剂，并以铜离子为例，研究吸附剂对废水中重金属的吸附性能。结果表明：在中低温区间（200～ 500℃）制备的吸附剂产率高、能耗小、制备工艺简单、吸附速率快、达到平衡时间短，最慢的吸附剂 （P200 ）需要3 h 达到吸附平衡，最快的吸附剂（P500 ）仅需0.5 h 就达到吸附平衡。30℃时吸附剂P500 对铜离子的饱和吸附量为11.19 mg/g 。 吸附动力学过程符合Lagergren 准二级反应动力学模型，吸附等温线符合Langmuir 方程，分离因子RL 值在0～1 之间， 为有利吸附。扫描电镜分析显示，随着碳化温度的升高，秸秆的微孔变形程度加剧，增大了表面粗糙程度，孔道效应更 易发挥，从而提高吸附性能，为生物质吸附剂的工程应用提供参考。 关键词：秸秆，吸附，铜，生物碳质吸附剂，制备，等温线 doi：10.3969/j.issn.1002-6819.2011.z2.021 中图分类号：X712 文献标识码：A 文章编号：1002-6819(2011)-Supp.2-0104-06 张继义，蒲丽君，李 根. 秸秆生物碳质吸附剂的制备及其吸附性能[J]. 农业工程学报，2011，27(增刊2)：104－109. Zhang Jiyi, Pu Lijun, Li Gen. Preparation of biochar adsorbent from straw and its adsorption capability[J]. Transactions of the CSAE, 20 11, 27(Supp.2): 104－109. (in Chinese with English abstract) 0 引 言 种廉价、产率高、能耗少、吸附时间短、制备工艺简单 的生物质吸附剂，为今后生物质吸附剂的工程应用提供 秸秆是农作物生产系统中一项重要的生物质资源， 参考。 [1] 其纤维素含量较高 。天然纤维素既是一种可再生资源又 是一种新型的吸附材料，它以天然纤维素为基体，有良 1 材料与方法 好的亲水性和多孔结构，具有来源广泛、可再生、可降 1.1 材料 解、环境友好、价格低廉等多种优点。中国是农业大国， 原料取自甘肃省兰州市周边农村的小麦田，采用当 [2-3] 有丰富的秸秆资源 ，主要作物秸秆种类有近20 种，20 年收获打碾后的新鲜小麦秸秆。 世纪中期秸秆的产量就在 7 亿t 以上，占世界秸秆资源 [10] 模拟废水的配制 ：准确称取金属铜粉 （分析纯质