纳米羟基磷灰石改性生物炭对铜的吸附性能研究

朱司航; 赵晶晶; 楚龙港; 尹英杰; 陈冲; 商建英

文章摘要

朱司航,赵晶晶,楚龙港,尹英杰,陈冲,商建英.纳米羟基磷灰石改性生物炭对铜的吸附性能研究[J].农业环境科学学报,2017,36(10):2092-2098.

纳米羟基磷灰石改性生物炭对铜的吸附性能研究

Comparison of copper adsorption onto unmodified and nano-hydroxyapatite-modified wheat straw biochar

投稿时间：2017-04-11

DOI：10.11654/jaes.2017-0525

中文关键词: 纳米羟基磷灰石小麦秸秆生物炭 Cu²⁺ 吸附

英文关键词: nano-hydroxyapatite wheat straw biochar Cu²⁺ adsorption

基金项目:国家自然科学基金项目（41501232）；国家级创新训练项目（201710019065）

作者	单位	E-mail
朱司航	中国农业大学资源与环境学院, 北京 100193 教育部植物-土壤相互作用重点实验室, 北京 100193 农业部华北耕地保育重点实验室, 北京 100193
赵晶晶	中国农业大学资源与环境学院, 北京 100193 教育部植物-土壤相互作用重点实验室, 北京 100193 农业部华北耕地保育重点实验室, 北京 100193
楚龙港	中国农业大学资源与环境学院, 北京 100193
尹英杰	中国农业大学资源与环境学院, 北京 100193
陈冲	中国农业大学资源与环境学院, 北京 100193 教育部植物-土壤相互作用重点实验室, 北京 100193 农业部华北耕地保育重点实验室, 北京 100193
商建英	中国农业大学资源与环境学院, 北京 100193 教育部植物-土壤相互作用重点实验室, 北京 100193 农业部华北耕地保育重点实验室, 北京 100193	jyshang@cau.edu.cn

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中文摘要:

为了提高生物炭对重金属铜的吸附能力，选取小麦秸秆作为原料，将不同比例纳米羟基磷灰石与秸秆混合均匀，在600℃高温限氧条件下制备了羟基磷灰石改性生物炭材料，比较了生物炭和生物炭改性材料对铜的吸附特性，同时分析了两者间的表面特征等。结果表明：热重分析显示，生物炭表面附着纳米羟基磷灰石可以提高生物炭的热稳定性；扫描电子显微镜分析显示，纳米羟基磷灰石可以较为均匀地附着在生物炭表面，但同时会伴随不同程度的聚集现象；接触角测试结果显示，生物炭表面附着纳米羟基磷灰石可降低其疏水性；生物炭和生物炭改性材料对铜的吸附符合伪二级动力学模型，生物炭改性材料可使铜的吸附速率提高7.69%~130.77%；生物炭和生物炭改性材料对不同浓度的铜吸附符合Langmuir等温吸附模型，对铜的最大吸附量分别为32.65 mg·g^-1和57.01 mg·g^-1。

英文摘要:

To improve wheat straw biochar's removal ability of copper from polluted water and soils, wheat straw biochar was modified using nano-hydroxyapatite. The characteristics of unmodified and nano-hydroxyapatite-modified wheat straw biochars were analyzed, and batch and kinetic adsorption experiments were conducted. The results showed that the nano-hydroxyapatite coating was uniformly attached to the surface and improved the thermal stability of the wheat straw biochar. All three concentrations of the nano-hydroxyapatite coating decreased the hydrophobicity of the biochar. The nano-hydroxyapatite coating increased the adsorption rate of copper by 7.69%~130.77%. The maximum adsorption capacity of nano-hydroxyapatite-modified wheat straw biochar increased from 32.65 mg·g^-1 without coating to 57.01 mg·g^-1 with 0.5% coating. Copper adsorption onto unmodified and nano-hydroxyapatite-modified wheat straw biochars were well fitted by the pseudo-second-order kinetics and Langmuir adsorption models.

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