农业机械学报

作者：董良杰，李金铭，赵博骏，王艺婷，陈光，刘冬冬

单位：吉林农业大学,吉林农业大学,韦仕敦大学,吉林农业大学,吉林农业大学,吉林农业大学,

关键词：秸秆;水热炭;硝酸;结构特性;铅吸附

基金：国家自然科学基金项目（51806080）、中国博士后科学基金项目（2020M681053）、2020年度吉林省博士后科研人员择优资助项目和吉林省教育厅“十三五”科学技术项目（JJKH20200325KJ）

以玉米秸秆为原料，采用不同质量分数（10%和30%）的硝酸溶液在水热炭化前、后对样品进行改性处理，结合理化结构表征以及等温吸附模型、吸附动力学模型的拟合结果，探究了硝酸改性秸秆水热炭对铅离子的吸附机制。结果表明，经硝酸改性处理的秸秆水热炭均会形成丰富的含氧基团，水热炭化前，经HNO3改性的秸秆炭（10%N-JG和30%N-JG）呈现粗糙多孔的表面形貌和发达的中孔结构，并形成了三维无序的大尺寸微晶结构；水热炭化后，经HNO3改性的秸秆炭（JG-10%N和JG-30%N）产生了大量分布均匀、尺寸相近的微孔，并形成了三维有序的小尺寸微晶结构。通过对比发现，10%N-JG和30%N-JG对铅离子吸附效果最优，分别在3.5h和3h达到吸附平衡，理论最大吸附量可达247.51mg/g和280.09mg/g。10%N-JG和30%N-JG均符合准一级、准二级动力学模型以及Freundlich等温吸附模型，说明物理扩散和化学吸附在铅离子吸附过程中的作用同等重要。研究发现，秸秆水热炭主要依靠含氧官能团的化学吸附作用脱除水中的铅离子，其发达的中孔结构更有利于铅离子进入颗粒内部，增大了内部孔道上含氧基团对铅离子的捕捉机率，从而保证了水热炭对铅离子的高效吸附。

来源：2021年第5期

《农业机械学报》期刊编辑部

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