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题名球磨对生物炭表面特征及稀土钇(Ⅲ)吸附能力的影响
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作者
张萌萌
吴增学
杨尘
刘玉学
刘微
冯丁
刘晶静
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机构
江西理工大学能源与机械工程学院
浙江省农业科学院环境资源与土壤肥料研究所
河北大学化学与材料科学院
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出处
《环境科学与技术》
北大核心
2025年第9期67-78,共12页
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基金
国家自然科学基金项目(52304187)
江西省自然科学基金项目(20224BAB203041)。
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文摘
生物炭是一种高芳香性多孔吸附材料,为明确球磨改性对生物炭吸附稀土离子钇(Ⅲ)(Y^(3+))的影响,该研究以稻壳炭(RBC)、秸秆炭(SBC)、猪粪炭(ZBC)为原料,采用球磨和加磷球磨方式改性生物炭,通过扫描电镜、X射线衍射光谱、傅里叶红外光谱分析结合单因素吸附实验(初始浓度、生物炭添加量和溶液初始pH),研究球磨对生物炭表面特征、官能团和稀土Y^(3+)吸附能力的影响;吸附动力学揭示原始/球磨生物炭对Y^(3+)吸附特性。结果表明,原始生物炭吸附能力大小关系为ZBC>SBC>RBC,pH升高有利于SBC和RBC及其改性生物炭对Y^(3+)的吸附,pH为7时吸附效果最佳。球磨显著提高球磨稻壳炭(BRBC)和球磨秸秆炭(BSBC)对Y^(3+)的吸附效果,加磷球磨进一步提升球磨红磷改性秸秆炭(BPSBC)的吸附能力。吸附过程符合准二级吸附动力学模型,偏向于化学吸附。吸附动力学拟合分析表明,球磨红磷改性稻壳炭(BPRBC)最大吸附量为(18.727±0.020)mg/g,相较于RBC提高了252%,BPSBC最大吸附量为(22.586±0.147)mg/g,比SBC提高了101%,球磨/加磷球磨对ZBC的Y^(3+)最大吸附量无显著影响。SBC、RBC和ZBC及其球磨/加磷球磨生物炭对Y^(3+)的主要吸附机制是表面官能团络合和沉淀作用。球磨过程显著减小了生物炭粒径,提高了其比表面积和孔容,增加了吸附位点数量,显著提高了生物炭对Y^(3+)的吸附能力。加磷球磨将磷元素负载到生物炭上,增加了生物炭表面官能团的种类数量,进一步提高了生物炭对Y^(3+)吸附能力。球磨/加磷球磨是提高大粒径生物炭吸附能力的有效改性方法。
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关键词
生物炭
红磷
稀土钇(ⅲ)
球磨改性
吸附
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Keywords
biochar
phosphorus
rare earth yttrium(ⅲ)
ball milling modification
adsorption
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分类号
X131
[环境科学与工程—环境科学]
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