改性海藻生物炭的制備及其吸附重金屬鉛的性能研究

改性海藻生物炭的制備及其吸附重金屬鉛的性能研究摘要：本論文以海洋廣泛存在的海藻為生物炭原料制備炭材料，旨在處理工業(yè)排放廢水中重金屬鉛，凈化水資源。本篇論文選用海藻作為生物炭的原料，利用六水氯化鈷對(duì)海藻生物炭進(jìn)行改性。其研究表明：溶液環(huán)境ph=5，改性海藻生物炭的添加量25mg，硝酸鉛的濃度為100mg/L時(shí)對(duì)硝酸鉛的吸附效果最佳，最大去除率可達(dá)100％。關(guān)鍵詞：改性海藻生物炭；重金屬鉛；吸附研究目錄TOC\o"1-3"\h\u53691引言 542461.1重金屬的來(lái)源和危害 5143481.2水體重金屬污染的現(xiàn)狀 5142611.3生物炭材料的簡(jiǎn)介 6183801.4生物炭的改性 7222142實(shí)驗(yàn)部分 7263152.1實(shí)驗(yàn)儀器與試劑 7204322.2實(shí)驗(yàn)步驟 865752.2.1實(shí)驗(yàn)材料準(zhǔn)備 8319312.2.2制備改性海藻生物炭 8254212.2.3吸附實(shí)驗(yàn)方案 8193022.2.4硝酸鉛的標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)繪制 979042.3改性海藻生物炭添加量對(duì)吸附的影響 10288872.4pH值環(huán)境對(duì)重金屬鉛吸附的影響 10115052.5濃度環(huán)境對(duì)重金屬鉛吸附的影響 11110052.6改性海藻生物炭吸附動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn) 11325702.7改性海藻生物炭吸附等溫線(xiàn)實(shí)驗(yàn) 11100043結(jié)果與分析 12211923.1添加量對(duì)硝酸鉛溶液的去除效果影響 12294643.2pH對(duì)硝酸鉛溶液的去除效果的影響 12164703.3濃度對(duì)硝酸鉛溶液的去除效果的影響 1356413.4改性海藻生物炭對(duì)硝酸鉛溶液的吸附動(dòng)力學(xué) 14192373.5改性海藻生物炭對(duì)硝酸鉛溶液的吸附等溫實(shí)驗(yàn) 1568274結(jié)論 16303335參考文獻(xiàn) 16325206致謝 171引言1.1重金屬的來(lái)源和危害水是生命源泉，污水處理利用是全人類(lèi)的難題。隨著世界人口增加，人類(lèi)對(duì)水的需求量漲至原來(lái)的7倍。據(jù)世界水理事會(huì)報(bào)道，在2030年約有39億人會(huì)生活在缺水環(huán)境中[1]。工業(yè)時(shí)代，重金屬污染無(wú)疑是雪上加霜，其是嚴(yán)重危害生物健康的有毒無(wú)機(jī)污染物。重金屬的運(yùn)用圍繞在我們的方方面面，然而在我們?nèi)粘Ｊ褂眠^(guò)程中，重金屬污染頻有發(fā)生。在工業(yè)排放上，中工業(yè)的平時(shí)生產(chǎn)中的燃燒，冶煉、利用化工等環(huán)節(jié)都會(huì)排出大量廢氣，廢渣和固體廢棄污染物，其中都包含大量的重金屬，使得重金屬進(jìn)入自然界。在農(nóng)業(yè)活動(dòng)上，化肥。農(nóng)藥，殺蟲(chóng)劑都含有重金屬成分，長(zhǎng)期使用，重金屬在土壤中累積，重金屬污染不過(guò)是時(shí)間問(wèn)題。在城市污水和垃圾處理上，污水不經(jīng)過(guò)處理，直接排放，同時(shí)城市產(chǎn)生的垃圾中包含的廢棄電子產(chǎn)品、電池等也含有重金屬，這也都使得解決重金屬污染問(wèn)題迫在眉睫。重金屬污染還有一個(gè)特性——持久性，代表其難以降解和根本上清除，一旦進(jìn)入生態(tài)圈就會(huì)長(zhǎng)期存在并對(duì)生態(tài)環(huán)境造成長(zhǎng)期影響。同時(shí)受重金屬污染影響的地區(qū)可能產(chǎn)生居民健康問(wèn)題、農(nóng)產(chǎn)品生長(zhǎng)速度質(zhì)量下降、生態(tài)環(huán)境惡化等嚴(yán)重后果[2]。例如鉻（Cr）、鎘（Cd）等不是人體生命活動(dòng)必需的重金屬一旦進(jìn)入人類(lèi)體內(nèi)，隨著時(shí)間的推移，富集現(xiàn)象會(huì)使得人體產(chǎn)生顯著毒性效應(yīng)；一些人體所必需含有的微量元素如銅（Cu）、鋅（Zn）等微量元素，長(zhǎng)時(shí)間在人體內(nèi)富集同樣會(huì)使得人類(lèi)的健康產(chǎn)生一定的危害[3]。由于世界人口持續(xù)增長(zhǎng)，水資源短缺是必需面對(duì)的問(wèn)題。因此，處理水體重金屬污染，實(shí)現(xiàn)可再生水體的凈化和循環(huán)利用是非常必要的。1.2水體重金屬污染的現(xiàn)狀重金屬污染趨勢(shì)避不可避，重金屬離子進(jìn)入生態(tài)圈已然是事實(shí)。我國(guó)在土壤、水體和大氣環(huán)境污染監(jiān)測(cè)和防治領(lǐng)域中，發(fā)現(xiàn)重金屬污染主要有Hg、Pb、Cd、Zn、Cr、Cu、Ni以及類(lèi)金屬As等[3]。隨著生產(chǎn)力的快速發(fā)展，金屬的硬度，延展性，導(dǎo)電性以及價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，使得在各個(gè)領(lǐng)域使用和生產(chǎn)中占據(jù)頭籌[4]。同大多數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家一樣，建國(guó)初期求高效，追求速度的工業(yè)改革以及“大躍進(jìn)”活動(dòng)，不看重綠色環(huán)保，使得我國(guó)的重金屬污染非常嚴(yán)重。而不同于其他發(fā)達(dá)國(guó)家的是，雖然我國(guó)水資源總量暫居世界第四，但是我國(guó)人均水量是世界人均水平的四分之一[5]，而這也能看出我國(guó)的水資源現(xiàn)狀，因此水資源在我國(guó)占有非常重要的戰(zhàn)略地位，Pb2+作為最常見(jiàn)的重金屬之一，是工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中非常重要的原料，用途廣泛。然而，Pb2+也是最危險(xiǎn)的重金屬污染物之一，研究表明，鉛(Pb)含量過(guò)高在植物的生長(zhǎng)繁殖的過(guò)程不僅造成危害，還可能因?yàn)榄h(huán)境或者富集現(xiàn)象使得人體內(nèi)鉛(Pb)含量超標(biāo)，從而對(duì)心血管系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、生殖系統(tǒng)的健康產(chǎn)生負(fù)面影響[6]。在浙江、安徽、廣東等地出現(xiàn)的人體血鉛超標(biāo)事件，其根本原因是由于重金屬離子污染的水體引發(fā)，使得人體健康受到威脅[7]。1.3生物炭材料的簡(jiǎn)介生物炭是一種由生物質(zhì)經(jīng)過(guò)高溫?zé)峤饣蜓趸幚矶玫降奶假|(zhì)材料，具有多孔結(jié)構(gòu)和較大的比表面積。簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái)，生物炭是在無(wú)氧、相對(duì)低溫的條件下，由農(nóng)業(yè)上的廢棄物、各種動(dòng)物的糞便、泥土、木材或者樹(shù)葉等熱裂解得到的一種化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、含炭量高的固體物質(zhì)[7]。生物炭具有多孔結(jié)構(gòu)，即表面凹凸不平和比表面積相比于一般的材料較大。首先是其多孔結(jié)構(gòu)，表面凹凸不平的結(jié)構(gòu)，使其更能吸附，負(fù)載金屬或者金屬氧化物。第二是其有較大比表面積，生物炭的比表面積較大，吸附位點(diǎn)越多，可以更多地吸附污染物，以及活化官能團(tuán)。同時(shí)生物炭也具有穩(wěn)定性和環(huán)保性，其使得生物炭材料在環(huán)境保護(hù)、土壤改良、水處理、能源利用等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景[8]。但其比表面積難以滿(mǎn)足現(xiàn)狀、加上陽(yáng)離子交換能和吸附能力都較弱的特點(diǎn)。為進(jìn)一步增大比表面積，增強(qiáng)離子交換能力，提高吸附性能，可以采用酸或堿腐蝕的方法進(jìn)行改性。酸和堿處理不僅能提高比表面積，同時(shí)還會(huì)改善生物炭表面的官能團(tuán)結(jié)構(gòu)，有利于陽(yáng)離子和一些有機(jī)物分子的表面吸附[9]。綜上所述，生物炭可以在多個(gè)環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域中發(fā)揮功效，包括但不限于土壤修復(fù)與改良、固碳、水污染處理和有機(jī)物催化降解。1.4生物炭的改性強(qiáng)度低，易碎裂，經(jīng)過(guò)使用修復(fù)土壤后難以重復(fù)利用是一般普通生物炭的特點(diǎn)，且其表面積、孔隙和吸附等條件，也無(wú)法滿(mǎn)足復(fù)雜的重金屬污染水源的要求，為日益嚴(yán)重的水體污染早日得到控制，國(guó)內(nèi)外研究者都進(jìn)行了生物炭改性的工作。改性生物炭的方法包括酸性改性、堿性改性、氧化劑改性和負(fù)載金屬等[10]。這里主要討論負(fù)載金屬方法。將金屬鹽或金屬氧化物浸泡并使用超聲儀超聲至在通過(guò)操作將雜原子或金屬離子固定在生物炭的表面上，制出鑲嵌著金屬納米顆粒的生物炭，常使用于生物炭浸泡的金屬涵蓋鐵（Fe）、鋅(Zn)、鎂(Mg)、鋁(Al)、錳(Mn)、銀(Ag)等。第二步，在干燥，無(wú)氧或限氧，溫度400至600℃的條件下，將上一步處理好的負(fù)載金屬納米顆粒的生物質(zhì)將浸漬預(yù)處理后的生物質(zhì)在管式爐進(jìn)行熱解。所負(fù)載的金屬可增加生物炭的吸附點(diǎn)，更多地，更活躍地吸收處理重金屬?gòu)U水，最后浸漬后的生物炭進(jìn)行干燥處理，使金屬離子充分固定在生物炭上[11]。例如宋等人就使用了MgO改性自田園草的生物炭，發(fā)現(xiàn)負(fù)載MgO的生物炭能夠去除Pb2+和Cd2+，主要吸附機(jī)制是礦物沉淀和離子交換[12]。本研究選用六水氯化鈷進(jìn)行負(fù)載，探究負(fù)載Co，通過(guò)浸漬法的操作使得Co吸附在海藻生物炭中，探究其對(duì)Pb2+的吸附效果。2實(shí)驗(yàn)部分2.1實(shí)驗(yàn)儀器與試劑pH100目篩紹興市上虞華豐五金儀器有限公司攪拌器金壇市醫(yī)療儀器廠2.2實(shí)驗(yàn)步驟2.2.1實(shí)驗(yàn)材料準(zhǔn)備收集海藻，將其洗凈并在烘箱干燥。使用研缽、缽柱將干燥的海藻研磨成粉狀，將其用200目的篩網(wǎng)過(guò)篩。將海藻粉放入坩堝中，在350℃馬弗爐中熱解，加熱1h，冷卻至室溫后待用。2.2.2制備改性海藻生物炭稱(chēng)取0.238g六水氯化鈷和1g海藻粉置于100ml錐形瓶加入50ml去離子水，在超聲儀中超聲兩小時(shí)，再于振蕩器中震蕩5個(gè)小時(shí)，離心機(jī)中離心，放入烘箱烘干。將烘干的材料放入陶瓷石英舟中，置于管式爐內(nèi)，以10℃/min的速率升溫至900℃，在氮?dú)鈼l件下煅燒60min。待反應(yīng)完全后取出，用稀鹽酸/蒸餾水交替洗滌，直至中性，烘干過(guò)200目篩，裝瓶保存?zhèn)溆?，即可得改性海藻生物炭?.2.3吸附實(shí)驗(yàn)方案吸附硝酸鉛的性能測(cè)試（全過(guò)程都在搖床上進(jìn)行，溶液濃度為100mg/L）。①添加量對(duì)改性海藻生物炭吸附影響：在250ml錐形瓶中加入濃度為100mg/L硝酸鉛的100ml，添加量依次分別為2mg、5mg、10mg、15mg、20mg、25mg分別在搖床中震蕩并測(cè)試時(shí)間為10min、30min、1h、2h、4h、6h、8h、10h、12h、24h、48h的吸收值，根據(jù)數(shù)據(jù)選出最佳添加量。②pH對(duì)改性海藻生物炭的影響：在250ml中加入濃度為100mg/L硝酸鉛的100ml，將硝酸鉛溶液利用pH計(jì)調(diào)節(jié)溶液酸堿性，調(diào)成pH=1、2、3、4、5，分別在搖床中震蕩并測(cè)試時(shí)間為10min、30min、1h、2h、4h、6h、8h、10h、12h、24h、48h的吸收值，根據(jù)數(shù)據(jù)選出最佳pH。③濃度梯度對(duì)改性海藻生物炭吸附影響：在容量瓶中分別配備濃度為20mg/L、30mg/L、50mg/L、100mg/L、150mg/L、200mg/L硝酸鉛溶液取100ml置于250ml錐形瓶中，其中150mg/L、200mg/L需要稀釋五倍。溶液中的添加量、pH都選擇最佳選項(xiàng)，分別在搖床中震蕩并測(cè)試10min、30min、1h、2h、4h、6h、8h、10h、12h、24h、48h的吸收值，根據(jù)數(shù)據(jù)選出最佳濃度。④動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)：取制得的改性海藻生物炭復(fù)合材料(按上述實(shí)驗(yàn)選出的量)，置于250mL錐形瓶中加入100ml硝酸鉛溶液(按濃度梯度實(shí)驗(yàn)選的濃度)，在搖床里振蕩48h，分別在震蕩器中搖晃10min、30min、1h、2h、4h、6h、8h、10h、12h、24h、48h，按時(shí)取錐形瓶里的上清液，用200目濾頭過(guò)濾，測(cè)定各時(shí)間溶液的吸光值，計(jì)算溶液中硝酸鉛的去除率。⑤熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)：先于容量瓶中制備濃度為20mg/L、30mg/L、50mg/L、100mg/L、150mg/L、200mg/L的100ml硝酸鉛。而后將溶液分別轉(zhuǎn)移到250mL的錐形瓶中并將六瓶溶液放入震蕩器中震蕩，每到10min、30min、1h、2h、4h、6h、8h、10h、12h、24h、48h，用針管取上層清液，過(guò)濾。其中需要將150mg/L、200mg/L硝酸鉛溶液進(jìn)行稀釋5倍處理，隨后利用原子吸收光譜儀，測(cè)定濃度為20mg/L、30mg/L、50mg/L、100mg/L、150mg/L、200mg/L六組溶液的吸光值，并利用所得數(shù)據(jù)做出langmuri和Freundlich模型。2.2.4硝酸鉛的標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)繪制1.硝酸鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液制備在容量瓶中配制濃度梯度依次為0.00mg/L、2.00mg/L、4.00mg/L、6.00mg/L、8.00mg/L、10.00mg/L的硝酸鉛標(biāo)準(zhǔn)溶液。2.利用word繪制圖表并得出的硝酸鉛溶液標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)如圖所示原子吸收光譜中測(cè)得的吸光度為待測(cè)元素基態(tài)原子對(duì)光源輻射的積分吸收。數(shù)據(jù)如下表：硝酸鉛溶液濃度(mg/L)吸收值0020.016440.035360.055180.0746100.0924圖：硝酸溶液標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)根據(jù)所得圖表知，所得標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)相關(guān)系數(shù)為R2=0.9993，線(xiàn)性良好。2.3改性海藻生物炭添加量對(duì)吸附的影響添加量不僅僅對(duì)吸附存在影響，還是一個(gè)影響吸附污水成本的因素。本實(shí)驗(yàn)采用控制變量法，在保持所有條件都相同的情況下，探究加入不同的改性海藻生物炭添加量會(huì)對(duì)吸附Pb2+效果有何影響。在容量瓶中制得初始濃度為100mg/L的硝酸鉛溶液取100ml置于250ml的錐形瓶中，分別同時(shí)在錐形瓶中加入2mg、5mg、10mg、15mg、20mg、25mg的改性海藻生物炭，添加完迅速放入搖床中，每隔一段時(shí)間震蕩后取一次樣品，在25℃（室溫）下，以轉(zhuǎn)速180r/min持續(xù)吸附振蕩48h。完成結(jié)束48h吸附后，用原子吸收光譜儀器對(duì)取得所有試劑進(jìn)行測(cè)試，計(jì)算其去除率并做圖。2.4pH值環(huán)境對(duì)重金屬鉛吸附的影響pH值是影響吸附效果的一個(gè)重要因數(shù)。配置5組濃度100ml/L硝酸鉛溶液250ml，利用pH劑、HCl和NaOH調(diào)節(jié)溶液pH值，將硝酸鉛溶液的酸堿度控制從1至5，每個(gè)試樣以1個(gè)單位遞增，每瓶溶液各量取100ml，加入上步實(shí)驗(yàn)選出的最優(yōu)海藻生物炭25mg，溫度保持25℃（室溫），振蕩速率180r/min，時(shí)長(zhǎng)48h。按時(shí)間間隔震蕩，上層清液抽濾并取樣，再使用原子吸收光譜儀器對(duì)燒杯內(nèi)的硝酸鉛的水溶液濃度進(jìn)行測(cè)試。2.5濃度環(huán)境對(duì)重金屬鉛吸附的影響取制得的改性海藻生物炭復(fù)合材料(按上述實(shí)驗(yàn)選出的量)，配置濃度梯度為20mg/L、30mg/L、50mg/L、100mg/L、150mg/L、200mg/L硝酸鉛溶液(其中150mg/L和200mg/L稀釋5倍），分別量取100ml置于250錐形瓶中，在搖床里以180r/min震蕩10min、30min、1h、2h、4h、6h、8h、10h、12h、24h、48h，按時(shí)使用針管抽取錐形瓶的上層清液，再用200濾頭過(guò)濾，測(cè)試吸光度。2.6改性海藻生物炭吸附動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)取制得的改性海藻生物炭復(fù)合材料(按上述實(shí)驗(yàn)選出的量，25mg)，用250ml容量瓶配置濃度為100ml/L硝酸鉛溶液并取100ml放入250ml錐形瓶中(按上述實(shí)驗(yàn)選出濃度，100mg/L)中，在搖床里振蕩48h，振蕩10min、30min、1h、2h、4h、6h、8h、10h、12h、24h、48h，按時(shí)取錐形瓶里的上清液，用200目濾頭過(guò)濾，分別測(cè)定各個(gè)樣的各時(shí)間溶液的吸光值，計(jì)算溶液中硝酸鉛的去除率。用溶液中硝酸鉛的剩余濃度和吸附時(shí)間數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合準(zhǔn)一級(jí)、二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型。2.7改性海藻生物炭吸附等溫線(xiàn)實(shí)驗(yàn)吸附等溫線(xiàn)在描述Pb2+與改線(xiàn)海藻生物炭之間的相互過(guò)程中起著非常重要的作用，可以描述出吸附類(lèi)型。實(shí)驗(yàn)過(guò)程：制備一系列濃度梯度，在250ml容量瓶中配備濃度為20mg/L、30mg/L、50mg/L、100mg/L、150mg/L、200mg/L硝酸鉛溶液。量取100ml將溶液放置于250mL錐形瓶。隨后每瓶添加25mg改性海藻生物炭（上述實(shí)驗(yàn)選出的最佳添加量）放置在搖床上震蕩。48h時(shí)抽取上層清液，其中150mg/L、200mg/L硝酸鉛溶液進(jìn)行稀釋5倍處理，使用原子吸收光譜儀，測(cè)量吸附平衡時(shí)的吸光值。3結(jié)果與分析3.1添加量對(duì)硝酸鉛溶液的去除效果影響圖1：改性海藻生物炭添加量的影響從圖1中得知，隨著改性海藻生物炭總量增加，其比表面所提供的吸附位點(diǎn)就會(huì)變多，鉛離子去除率隨著炭添加量增加而變大?？梢钥匆?jiàn)，反應(yīng)剛剛開(kāi)始時(shí)，反應(yīng)速率非?？?，這是源于改性海藻生物炭表面含有大量的吸附位點(diǎn)，同時(shí)Pb2+離子濃度高，所以可以看見(jiàn)480min前吸附反應(yīng)較迅速，而后趨于平緩。根據(jù)圖表分析，添加量為25mg時(shí)，不僅最大去除率可以達(dá)到100％，而且反應(yīng)速度最快，故添加量?jī)?yōu)選25mg為最佳實(shí)驗(yàn)條件。3.2pH對(duì)硝酸鉛溶液的去除效果的影響圖2：pH值環(huán)境對(duì)改性海藻炭吸附硝酸鉛的影響由圖2可以得出，pH對(duì)改性海藻生物炭吸附降解硝酸鉛溶液的有很大的影響，pH＜4時(shí)，溶液中含有很多游離的H+與少部分水中電離的H3O+等與Pb2+一起競(jìng)爭(zhēng)吸附位點(diǎn)，使得因電性，離子間存在斥力變大，導(dǎo)致吸附效率較低。pH慢慢變大，H+濃度逐漸減少，靜電斥力減弱，靜電作用變大，吸附位點(diǎn)增多，吸附效率變大。而當(dāng)pH大于5時(shí)，鉛離子會(huì)以沉淀析出，干擾試驗(yàn)。綜上，選擇pH=5為最佳實(shí)驗(yàn)條件。3.3濃度對(duì)硝酸鉛溶液的去除效果的影響圖3：濃度環(huán)境對(duì)改性海藻生物炭吸附的影響由圖3可以得出，其在pb2+濃度20～100mg/L的范圍內(nèi)去除率明顯下降,隨著Pb2+初始濃度的增加，占據(jù)的吸附位點(diǎn)變多，而生物炭的吸附點(diǎn)位數(shù)量是一定的，當(dāng)達(dá)到飽和后，吸附量便不再增加。去除率隨濃度增加而下降則是因?yàn)殡m然吸附量增加并達(dá)到穩(wěn)定，但吸附量的增加遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于初始濃度的提高。濃度低，去除率相差不大，因反應(yīng)時(shí)間過(guò)快，考慮取樣問(wèn)題，則選擇100mg/L作為最佳實(shí)驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行后續(xù)實(shí)驗(yàn)。3.4改性海藻生物炭對(duì)硝酸鉛溶液的吸附動(dòng)力學(xué) 根據(jù)準(zhǔn)一級(jí)和二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型的公式（1）、（2）：qt=qe(1-e-k1t)（1）qt=k2qe2t/（1+k2qet）(2)圖4：吸附動(dòng)力學(xué)影響根據(jù)吸附動(dòng)力學(xué)模型可以推測(cè)改性海藻生物炭的吸附類(lèi)型。利用origin軟件對(duì)所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行作圖，得圖4，可知準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型的R2為0.9979，準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型的R2為0.9610，二者相比，準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)擬合結(jié)果的理論平衡吸附量與實(shí)測(cè)平衡吸附量相對(duì)誤差較低，其擬合效果優(yōu)于準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型，因此推論改性生物炭對(duì)硝酸鉛的吸附作用主要為化學(xué)吸附。3.5改性海藻生物炭對(duì)硝酸鉛溶液的吸附等溫實(shí)驗(yàn) 根據(jù)Freundlich和Langmuir等溫吸附模型可見(jiàn)公式（3）、（4）： qe=KFqe=（qmaxKLCe）/(1+KLCe)（4）圖5：等溫線(xiàn)實(shí)驗(yàn)影響利用Langmuir模型和Freundlich模型對(duì)改性海藻生物炭吸附Pb2+實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合得出圖5。根據(jù)圖5的圖像分析，Langmuir吸附模型和Freundlich吸附模型相比，已經(jīng)得出langmuir的R2為0.9524，F(xiàn)reundich的R2為0.9225，兩者對(duì)比Langmuir吸附等溫線(xiàn)方程更加擬合對(duì)硝酸鉛的吸附，因此推斷改性海藻生物炭的吸附為表面發(fā)生的單分子層吸附。4結(jié)論本文以改性海藻生物炭作為本次實(shí)驗(yàn)的研究對(duì)象，采用了過(guò)渡金屬Co摻雜，并通過(guò)一步熱解法將其在900℃的氮?dú)夥諊赂邷仂褵暮Ｔ逄俊?.改性海藻生物炭的添加量對(duì)重金屬鉛吸附的影響，由圖可知在25mg改性海藻生物炭時(shí)是改性海藻生物炭對(duì)硝酸鉛吸附的最優(yōu)添加量。2.改性海藻炭對(duì)硝酸鉛的吸附作用最適宜環(huán)境為pH=5的環(huán)境，較高的pH有利于海藻生物炭對(duì)中Pb2+的去除，但過(guò)高的pH會(huì)形成氫氧化物沉淀，抑制改性海藻生物炭對(duì)硝酸鉛的吸附效果，同時(shí)考慮到調(diào)節(jié)過(guò)高的pH也不經(jīng)濟(jì)。3.改性海藻生物炭中硝酸鉛濃度對(duì)吸附效果的影響中，硝酸鉛濃度為100mg/L時(shí)，Pb2+去除率比較好。濃度低時(shí)，反應(yīng)時(shí)間較快，不好操作；濃度過(guò)高時(shí)，吸附量的增加遠(yuǎn)低于初始濃度的增加，去除率降低。4.吸附動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)擬合后可以得出結(jié)論，在改性海藻生物炭對(duì)硝酸鉛吸附中，準(zhǔn)二級(jí)吸附動(dòng)力學(xué)模型的誤差相對(duì)于理論值更小，因而可知改性海藻炭生物質(zhì)炭吸附硝酸鉛與生物質(zhì)炭上吸附位點(diǎn)有密切關(guān)系，由此得出，在海藻炭吸附硝酸鉛的實(shí)驗(yàn)中，占據(jù)主導(dǎo)地位的是化學(xué)吸附。5.在改性海藻生物炭對(duì)硝酸鉛的吸附中，根據(jù)所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作圖表明其更符合Langmuir吸附類(lèi)型，故可知改性海藻生物炭的吸附是在改性海藻炭表面上發(fā)生的是單分子層的化學(xué)吸附。5參考文獻(xiàn)鄭密密,葉權(quán)運(yùn),賀德春,等.污泥生物炭負(fù)載鈷鐵雙金屬活化過(guò)一硫酸鹽降解雙酚F的機(jī)制[J].復(fù)合材料學(xué)報(bào),2024.徐元鋒,龐睿峰,陳國(guó)聰,等.氮摻雜沼渣生物炭對(duì)Pb~(2+)的吸附性能研究[J].重慶工商大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2024.周夏.堿木質(zhì)素基生物炭的制備及其重金屬吸附應(yīng)用[D].湖南農(nóng)業(yè)大學(xué),2020.趙寧.廢棄藻