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零价铁阳离子表面活性剂生物炭对水体Cr(Ⅵ)的吸附研究
摘要：
本文主要研究了零价铁阳离子表面活性剂生物炭对水体中Cr(Ⅵ)的吸附研究。通过实验室批处理实验研究了Cr(Ⅵ)的吸附性能以及影响因素，并对其吸附机制进行了探讨。结果表明，零价铁阳离子表面活性剂生物炭对Cr(Ⅵ)有很强的吸附性能，并且在酸性条件下吸附效果更佳。吸附动力学模型和等温吸附模型的拟合结果表明，Cr(Ⅵ)在生物炭上的吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型。通过改变pH值、初始Cr(Ⅵ)浓度、溶剂浓度等条件，发现pH值和Cr(Ⅵ)浓度对Cr(Ⅵ)的吸附量有显著影响，而溶剂浓度对其吸附性能影响较小。进一步的研究发现，零价铁阳离子在生物炭表面活化过程中起到了关键作用，提高了生物炭的吸附性能。
关键词：零价铁阳离子表面活性剂；生物炭；Cr(Ⅵ)；吸附性能；吸附机制
Abstract:
ThisstudyinvestigatedtheadsorptionofCr(Ⅵ)inwaterbyzero-valentironcationicsurfactant-modifiedbiochar.TheadsorptionperformanceandinfluencingfactorsofCr(Ⅵ)werestudiedthroughbatchexperiments,andtheadsorptionmechanismwasdiscussed.Theresultsshowedthatzero-valentironcationicsurfactant-modifiedbiocharexhibitedstrongadsorptioncapacityforCr(Ⅵ),especiallyunderacidicconditions.ThefittingresultsofadsorptionkineticsandisothermmodelsindicatedthattheadsorptionprocessofCr(Ⅵ)onthebiocharfollowedapseudo-second-orderkineticmodelandtheLangmuirisothermmodel.BychangingpH,initialCr(Ⅵ)concentration,solventconcentration,etc.,itwasfoundthatpHandCr(Ⅵ)concentrationhadasignificantinfluenceontheadsorptioncapacity,whilethesolventconcentrationhadaminoreffect.Furtherresearchrevealedthattheactivationofzero-valentironcationonthesurfaceofbiocharplayedacrucialroleinenhancingitsadsorptionperformance.
Keywords:zero-valentironcationicsurfactant;biochar;Cr(Ⅵ);adsorptionperformance;adsorptionmechanism
1.引言
水体中Cr(Ⅵ)的污染对生态环境和人类健康带来了严重的威胁。因此，寻找高效、低成本的Cr(Ⅵ)去除方法具有重要实际意义。生物炭具有均质多孔结构和丰富的官能团，被广泛用于废水处理领域。零价铁阳离子表面活性剂在生物炭表面的改性可以有效增强其吸附性能，提高Cr(Ⅵ)的去除效果。因此，本研究旨在研究零价铁阳离子表面活性剂生物炭对水体Cr(Ⅵ)的吸附研究，为水体中Cr(Ⅵ)的去除提供一种新的方法。
2.实验方法
2.1实验材料
本实验使用了零价铁阳离子表面活性剂生物炭作为吸附剂，Cr(Ⅵ)溶液作为吸附剂。生物炭经过热解和酸洗处理后得到，表面活化改性采用零价铁阳离子表面活性剂处理。
2.2实验过程
将一定质量的生物炭加入Cr(Ⅵ)溶液中，摇床振荡一定时间后，用离心机将溶液和生物炭分离，然后测量残余溶液中Cr(Ⅵ)的浓度，并计算吸附量。
3.结果与讨论
实验结果表明，零价铁阳离子表面活性剂生物炭对Cr(Ⅵ)具有较高的吸附性能。随着pH值的降低，生物炭对Cr(Ⅵ)的吸附量显著增加，这是由于pH值的降低可以增加溶液中Cr(Ⅵ)的离子化程度，利于其与生物炭的接触和吸附。随着初始Cr(Ⅵ)浓度的增加，生物炭对Cr(Ⅵ)的吸附量也逐渐增加，但增加幅度逐渐减小，这是由于Cr(Ⅵ)的浓度过高会导致吸附位点的饱和。此外，溶剂浓度对Cr(Ⅵ)的吸附性能影响较小。
4.结论
零价铁阳离子表面活性剂生物炭对水体Cr(Ⅵ)具有较强的吸附性能，尤其在酸性条件下。实验结果表明，零价铁阳离子