本發(fā)明涉及可吸附生物炭，具體涉及一種高效吸附重金屬離子Cd²⁺的溶解性有機質(zhì)浸漬生物炭制備方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)：

生物炭是由生物質(zhì)在缺氧或無氧條件下熱解(低于700℃)形成的富含碳的有機物質(zhì)。許多生物質(zhì)包括農(nóng)林廢棄物、糞便物質(zhì)和污泥等都可以用來制備生物炭。當(dāng)前，生物炭在固碳、土壤養(yǎng)分保持、農(nóng)作物增產(chǎn)、退化土壤修復(fù)、污染土壤和沉積物治理以及水體污染修復(fù)領(lǐng)域都具有極高的應(yīng)用前景。由于生物炭生產(chǎn)成本低廉，且對有機污染物和重金屬離子都具有良好的吸附能力，它被認(rèn)為是一種可廣泛應(yīng)用于環(huán)境治理和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的新型環(huán)保材料[王震宇，劉國成，Monica Xing，李鋒民，鄭浩，不同熱解溫度生物炭對Cd²⁺的吸附特性，環(huán)境科學(xué)，2014，35(12)，4735-4744]。已有研究發(fā)現(xiàn)，生物炭對重金屬Cd²⁺的吸附能力遠高于商用活性炭[M.Sánchez-Polo and J.Rivera-Utrilla,Adsorbent-adsorbate interactions in the adsorption of Cd(II)and Hg(II)on ozonized activated carbons,Environmental Science&Technology,2002,36(17),3850-3854；Minori Uchimiya,Isabel M.Lima,K.Thomas Klasson,SeChin Chang,Lynda H.Wartelle,James E.Rodgers,Immobilization of Heavy Metal Ions(Cu^II,Cd^II,Ni^II,and Pb^II)by Broiler Litter-Derived Biochars in Water and Soil,Journal of Agricultural&Food Chemistry,2010,58(9),5538-5544；劉瑩瑩,秦海芝,李戀卿,潘根興,張旭輝,鄭金偉,韓曉君,俞欣研,不同作物原料熱裂解生物質(zhì)炭對溶液中Cd²⁺和Pb²⁺的吸附特性,生態(tài)環(huán)境學(xué)報,2012,21(1):146-152]。然而，生物炭原料來源、組成差異性很大，表面官能團種類和性質(zhì)有限、pH值偏高，以及不同環(huán)境污染物的性質(zhì)差異，都使生物炭在污染環(huán)境修復(fù)方面的應(yīng)用受到很大的局限。此外，含較多礦物質(zhì)的生物質(zhì)原料和較高的熱解溫度通常降低生物炭的比表面積和孔結(jié)構(gòu)，減少生物炭表面活性官能團數(shù)量，從而不利于對污染物的吸附。因此，為了提高生物炭的吸附能力，有必要對生物炭進行表面改性。

瑞士《化學(xué)工程學(xué)報》(Chemical Engineering Journal，2012年，第200-202卷，第673-680頁)報道了雙氧水浸漬改性生物炭對重金屬Cd²⁺的吸附。英國《吸附科學(xué)與技術(shù)》(Adsorption Science&Technology，2013年，第31卷，第7期，第625-640頁)報道了氯化鎂-氫氧化鈉浸漬改性生物炭對Fe²⁺的吸附。瑞士《化學(xué)工程學(xué)報》(Chemical Engineering Journal，2013年，第231卷，第512-518頁)報道了殼聚糖改性生物炭對重金屬Cd²⁺的吸附。瑞士《化學(xué)工程學(xué)報》(Chemical Engineering Journal，2014年，第242卷，第36-42頁)報道了錳氧化物改性生物炭對重金屬Cu²⁺的吸附。美國《水研究》(Water Research，2014年，第48卷，第396-405頁)報道了硝酸/硫酸浸漬制備氨基改性生物炭對重金屬Cu²⁺的吸附。美國《工業(yè)和工程化學(xué)》(Journal of Industrial and Engineering Chemistry，2016年，第33卷，第239-245頁)報道了氧氧化鈉改性生物炭對重金屬Cd²⁺的吸附?！段錆h科技大學(xué)學(xué)報》(2016年，第39卷，第1期，第48-52頁)報道了以氨氣、硝酸、硫化鈉和溴水4種化學(xué)試劑改性生物炭對重金屬Cd²⁺的吸附。由此可見，當(dāng)前多采用無機化合物對生物炭進行改性。然而，上述改性方法對生物炭吸附能力的提升相當(dāng)有限，原因在于負(fù)載在生物炭表面的無機物對Cd²⁺的親和力較弱。目前，對利用有機化合物對生物炭進行改性，還研究很少。中國專利201610114536.5公開了一種β-環(huán)糊精-聚谷氨酸改性的生物炭的制備方法及其應(yīng)用，首先利用對甲苯磺酰氯的乙腈溶液與β環(huán)糊精反應(yīng)制備對甲苯磺酰β環(huán)糊精晶體；再用經(jīng)純化的該晶體與聚谷氨酸反應(yīng)制備β環(huán)糊精/聚谷氨酸，用于改性生物炭。然而該方法步驟繁瑣，且使用了乙腈、乙二胺、丙酮、二甲亞砜等有毒有機溶劑4-二甲氨基吡啶和二環(huán)己基碳二亞胺等有機化合物，易造成環(huán)境污染，因此不易推廣使用。因而還需探索其他環(huán)保、有效的對生物炭的改性方法。目前，對于利用DOM浸漬生物炭實現(xiàn)對生物炭的改性，及應(yīng)用于對重金屬等污染物質(zhì)的吸附還未見報道。

DOM環(huán)境中溶解性有機質(zhì)的簡稱即溶解性有機質(zhì)(Dissolved Organic Matter，DOM)，胡敏酸(又稱腐殖酸)和單寧酸是DOM的重要組成部分和典型代表。胡敏酸來源于自然界植物殘體的腐爛分解，廣泛存在于土壤、水體及沉積物中。胡敏酸是含有不同比率聚合芳香環(huán)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜的多元有機復(fù)合體，這些芳環(huán)上帶有大量的羥基、羧基等功能團，具有很高的反應(yīng)活性，對環(huán)境中金屬離子具有強烈結(jié)合能力。單寧酸是植物次生代謝產(chǎn)物中的一類大分子物質(zhì)，屬于多元苯酚的有機聚合體，廣泛分布于植物體的各個組織結(jié)構(gòu)中，是一種數(shù)量大、分布廣的可再生資源。單寧酸分子中含有大量活性官能團(如羥基、多酚羥基、羧基等)，使其具有親水性、絡(luò)合能力、離子交換能力、吸附分散能力及極高的表面活性，單寧苯環(huán)上富有多個鄰位酚羥基，能與重金屬離子發(fā)生螯合和絡(luò)合作用，形成穩(wěn)定的五元或六元螯環(huán)化合物。由此可見，胡敏酸和單寧酸在吸附水中重金屬等污染物方面具有極大潛力。需要指出的是，胡敏酸和單寧酸具有極高的水溶性，這限制了DOM作為吸附劑的應(yīng)用。因此，必須將其與其他物質(zhì)結(jié)合，形成穩(wěn)定的固體吸附劑方可充分發(fā)揮其優(yōu)勢。例如，中國專利(201610105663.9)公開了一種利用腐殖酸改性的納米羥基磷灰石高效吸附水中陽離子染料的方法，將腐殖酸負(fù)載在納米羥基磷灰石表面制得的改性納米羥基磷灰石對污染物的吸附能力顯著高于未改性的納米羥基磷灰石。中國專利(ZL200810117949.4和ZL201210530793.9)利用單寧酸與Fe³⁺生成的單寧酸鐵鹽沉淀作為高效吸附劑應(yīng)用于對水中氮、磷的去除。中國專利(ZL201410517159.0)將單寧酸交聯(lián)、固定在纖維素中獲得高效吸附染料的吸附劑。中國專利201610001011.0公開了一種將單寧酸包裹在Fe3O4表面制得磁性吸附劑應(yīng)用于高效吸附水中的鉛和汞。中國專利(ZL201110215779.5)制備了活性炭-柿單寧復(fù)合吸附劑應(yīng)用于水中Cd²⁺的去除，但是其制備步驟繁瑣，且比單獨活性炭對Cd²⁺的吸附量僅提高10％。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種高效吸附重金屬離子的溶解性有機質(zhì)(Dissolved Organic Matter，DOM)浸漬生物炭，DOM結(jié)合在生物炭表面后能夠顯著提高生物炭表面的羧基、酚羥基等含氧官能團數(shù)量，從而可以有效地通過絡(luò)合配位作用高效吸附水中的重金屬離子Cd²⁺離子。

技術(shù)方案：為了實現(xiàn)上述目的，如本發(fā)明所述一種高效吸附重金屬離子Cd²⁺的溶解性有機質(zhì)浸漬生物炭，其特征在于，由溶解性有機質(zhì)通過π-π相互作用、極性相互作用、氫鍵和孔填充機制負(fù)載在生物炭表面制得的。

其中，所述溶解性有機質(zhì)胡敏酸或單寧酸。胡敏酸(又稱腐殖酸)和單寧酸是DOM的重要組成部分和典型代表，占溶解性有機質(zhì)的80％以上。胡敏酸來源于自然界植物殘體的腐爛分解，廣泛存在于土壤、水體及沉積物中。具有很高的反應(yīng)活性，對環(huán)境中金屬離子具有強烈結(jié)合能力。

本發(fā)明所述的溶解性有機質(zhì)浸漬生物炭的制備方法，包括如下步驟：

(1)將生物質(zhì)原料進行煅燒，煅燒后物質(zhì)用蒸餾水清洗，烘干，過篩得到生物炭備用；

(2)將溶解性有機質(zhì)配制成溶解性有機質(zhì)水溶液，調(diào)節(jié)pH值為4.5-5.5，通常調(diào)節(jié)pH為5.0。5.0時DOM在生物炭表面的結(jié)合量最大。

(3)在溶解性有機質(zhì)水溶液中加入生物炭，制成混合溶液，將混合溶液攪拌或振蕩6-8天，一般情況下攪拌7天即可。

(4)攪拌或振蕩結(jié)束后，通過離心、過濾去除液相部分，將殘留固體在冷凍干燥，獲得溶解性有機質(zhì)浸漬生物炭。

其中，步驟(1)所述生物質(zhì)原料為曬干磨成粉的棕櫚殼、椰殼或者秸稈。曬干磨成粉使得生物炭燒制的更加徹底；并且棕櫚殼、椰殼、秸稈等生物質(zhì)廉價，成本低。

步驟(1)所述煅燒為300-400℃下煅燒3-5小時。

其中，步驟(2)所述溶解性有機質(zhì)水溶液濃度為1.0-5.0g/L。溶解性有機質(zhì)水溶液濃度太低生物炭上面吸附的溶解性有機質(zhì)就會很少；而5.0g/L已經(jīng)達到平衡。

其中，步驟(3)所述混合溶液中生物炭的濃度為10g/L。

本發(fā)明所述的溶解性有機質(zhì)浸漬生物炭在吸附重金屬離子Cd²⁺中的應(yīng)用。

所述有機質(zhì)浸漬生物炭的用量為1.0～5.0g/L，用于Cd²⁺的濃度不超過500mg/L的水溶液中。

本發(fā)明將DOM(胡敏酸或單寧酸)通過浸漬法固定在生物炭表面實現(xiàn)對生物炭的改性，聯(lián)合DOM和生物炭的優(yōu)點，實現(xiàn)對水中重金屬Cd²⁺的高效吸附去除。利用DOM浸漬生物炭的原理在于：DOM能夠通過π-π相互作用、極性相互作用、氫鍵和孔填充機制負(fù)載在生物炭表面；所獲得的DOM浸漬生物炭高效吸附重金屬Cd²⁺離子的原理在于：DOM結(jié)合在生物炭表面后能夠顯著提高生物炭表面的羧基、酚羥基等含氧官能團數(shù)量，從而可以有效地通過絡(luò)合配位作用高效吸附Cd²⁺離子。

同時，胡敏酸和單寧酸都是資源豐富、廉價易得的天然高分子有機化合物，通過對生物炭的浸漬過程，它們可以通過π-π相互作用、極性相互作用、氫鍵和孔填充機制負(fù)載在生物炭表面，形成穩(wěn)定的DOM浸漬生物炭，這樣就使DOM眾多的活性官能團固定在生物炭表面，所以DOM浸漬生物炭對Cd²⁺的親和力將大為增強。本發(fā)明制備的DOM浸漬生物炭在用于吸附Cd²⁺時，DOM浸漬生物炭的用量為1.0～5.0g/L，用于Cd²⁺的濃度不超過500mg/L的水溶液中，在pH值4～7時，DOM浸漬生物炭對水溶液中Cd²⁺的吸附量比未浸漬的生物炭提高51.1％以上。

有益效果：由現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點：

(1)本發(fā)明的溶解性有機質(zhì)浸漬生物炭中DOM(胡敏酸和單寧酸)是資源豐富、廉價易得的天然高分子有機化合物；生物炭的原料同樣來源廣泛、價格低廉，主要原料是農(nóng)林廢棄物、糞便物質(zhì)或污泥，因此它們均屬于環(huán)境友好型材料，無二次污染。

(2)DOM能夠通過π-π相互作用、極性相互作用、氫鍵和孔填充機制有效地負(fù)載在生物炭表面，因而顯著增加了材料表面的的羧基、酚羥基等活性官能團，從而使制備的DOM浸漬生物炭對Cd²⁺離子的吸附能力顯著優(yōu)于其他方法改性的生物炭和未改性生物炭；本發(fā)明制備的DOM浸漬生物炭對水溶液中Cd²⁺的吸附量比未浸漬生物炭提高51.1％以上，因此，DOM浸漬生物炭一種低成本、高效率處理含Cd²⁺廢水的環(huán)境友好型吸附劑。

(3)本發(fā)明DOM浸漬生物炭制備方法簡單，不需要添加其他化學(xué)物質(zhì)或有機溶劑，制備過程環(huán)境友好，且不需要復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)、特殊設(shè)備和嚴(yán)酷反應(yīng)條件，因此易于工業(yè)化生產(chǎn)。

附圖說明

圖1為未浸漬生物炭(a)，DOM浸漬生物炭(單寧酸，b)和DOM浸漬生物炭(胡敏酸，c)的掃描電子顯微鏡照片；

圖2為不同影響因素(初始Cd²⁺濃度(a)、初始pH(c)、吸附劑用量(d))對DOM浸漬生物炭吸附Cd²⁺的影響；(b)為未浸漬生物炭與DOM浸漬生物炭吸附Cd²⁺的比較。

具體實施方式

以下結(jié)合說明書附圖和具體實施例對本發(fā)明做進一步詳細(xì)說明。

實施例1

制備胡敏酸浸漬生物炭的方法：

(1)將曬干磨成粉的棕櫚殼生物質(zhì)原材料放入電爐中，在400℃下通入氮氣煅燒3小時，將獲得的生物炭產(chǎn)品以蒸餾水清洗3次，在80℃烘干，磨細(xì)過100目篩得到生物炭備用，其電鏡圖如圖1(a)所示；

(2)將胡敏酸配制成1.0g/L的胡敏酸水溶液，同時用0.1mol/L的鹽酸和0.1mol/L的氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH為5.0；

(3)在胡敏酸水溶液中加入生物炭，制成生物炭質(zhì)量濃度10g/L的混合溶液，將混合溶液攪拌或振蕩7天；

(4)攪拌或振蕩結(jié)束后，通過離心或過濾去除液相部分，將殘留固體在冷凍干燥機中凍干，獲得胡敏酸浸漬生物炭，其電鏡圖如圖1(c)所示。

胡敏酸浸漬生物炭吸附Cd²⁺的應(yīng)用：

稱取0.5g胡敏酸浸漬生物炭置于200mL錐形瓶中，加入100mL、濃度為50mg/L、pH＝5.0的Cd²⁺溶液。將錐形瓶放在振蕩器上振蕩24小時，吸附即達到平衡，然后離心，取上清液測定剩余Cd²⁺濃度，計算得到胡敏酸浸漬生物炭對Cd²⁺的吸附量為8.05-9.51mg/g，與未浸漬生物炭相比提高67.0％～97.3％。

實施例2

制備胡敏酸浸漬生物炭的方法：

(1)將曬干磨成粉的棕櫚殼生物質(zhì)原材料放入電爐中，在400℃下通入氮氣煅燒3小時，將獲得的生物炭產(chǎn)品以蒸餾水清洗3次，在80℃烘干，磨細(xì)過100目篩得到生物炭備用；

(2)將胡敏酸配制成2.0g/L的胡敏酸水溶液，同時用0.1mol/L的鹽酸和0.1mol/L的氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH為5.0；

(3)在胡敏酸水溶液中加入生物炭，制成生物炭質(zhì)量濃度10g/L的混合溶液，將混合溶液攪拌或振蕩7天；

(4)攪拌或振蕩結(jié)束后，通過離心或過濾去除液相部分，將殘留固體在冷凍干燥機中凍干，獲得胡敏酸浸漬生物炭。

胡敏酸浸漬生物炭吸附Cd²⁺的應(yīng)用：

稱取0.5g胡敏酸浸漬生物炭置于200mL錐形瓶中，加入100mL、濃度為50mg/L、pH＝5.0的Cd²⁺溶液。將錐形瓶放在振蕩器上振蕩24小時，吸附即達到平衡，然后離心，取上清液測定剩余Cd²⁺濃度，計算得到胡敏酸浸漬生物炭對Cd²⁺的吸附量為8.49-9.85mg/g，與未浸漬生物炭相比提高76.1％～104.4％。

實施例3

制備單寧酸浸漬生物炭的方法：

(1)將曬干磨成粉的棕櫚殼生物質(zhì)原材料放入電爐中，在400℃下通入氮氣煅燒3小時，將獲得的生物炭產(chǎn)品以蒸餾水清洗3次，在80℃烘干，磨細(xì)過100目篩得到生物炭備用；

(2)將單寧酸配制成5.0g/L的單寧酸水溶液，同時用0.1mol/L的鹽酸和0.1mol/L的氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH為5.0；

(3)在單寧酸水溶液中加入生物炭，制成生物炭質(zhì)量濃度10g/L的混合溶液，將混合溶液攪拌或振蕩7天；

(4)攪拌或振蕩結(jié)束后，通過離心或過濾去除液相部分，將殘留固體在冷凍干燥機中凍干，獲得單寧酸浸漬生物炭。其電鏡圖如圖1(b)所示。

單寧酸浸漬生物炭吸附Cd²⁺的應(yīng)用：

稱取0.5g單寧酸浸漬生物炭置于200mL錐形瓶中，加入100mL、濃度為50mg/L、pH＝5.0的Cd²⁺溶液。將錐形瓶放在振蕩器上振蕩24小時，吸附即達到平衡，然后離心，取上清液測定剩余Cd²⁺濃度，計算得到單寧酸浸漬生物炭對Cd²⁺的吸附量為8.64-10mg/g，與未浸漬生物炭相比提高79.3％～107.5％。

實施例4

制備單寧酸浸漬生物炭的方法：

(1)將曬干磨成粉的棕櫚殼生物質(zhì)原材料放入電爐中，在400℃下通入氮氣煅燒3小時，將獲得的生物炭產(chǎn)品以蒸餾水清洗3次，在80℃烘干，磨細(xì)過100目篩得到生物炭備用；

(2)將單寧酸配制成2.0g/L的單寧酸水溶液，同時用0.1mol/L的鹽酸和0.1mol/L的氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH為5.0；

(3)在單寧酸水溶液中加入生物炭，制成生物炭質(zhì)量濃度10g/L的混合溶液，將混合溶液攪拌或振蕩7天；

(4)攪拌或振蕩結(jié)束后，通過離心或過濾去除液相部分，將殘留固體在冷凍干燥機中凍干，獲得單寧酸浸漬生物炭。

單寧酸浸漬生物炭吸附Cd²⁺的應(yīng)用：

稱取0.1g單寧酸浸漬生物炭置于200mL錐形瓶中，加入100mL、濃度為500mg/L、pH＝5.0的Cd²⁺溶液。將錐形瓶放在振蕩器上振蕩24小時，吸附即達到平衡，然后離心，取上清液測定剩余Cd²⁺濃度，計算得到單寧酸浸漬生物炭對Cd²⁺的吸附量為54.2-65.7mg/g，與未浸漬生物炭相比提高65.2％～100.3％。

實施例5

制備胡敏酸浸漬生物炭的方法：

(1)將曬干磨成粉的椰殼生物質(zhì)原材料放入電爐中，在400℃下通入氮氣煅燒3小時，將獲得的生物炭產(chǎn)品以蒸餾水清洗3次，在80℃烘干，磨細(xì)過100目篩得到生物炭備用；

(2)將胡敏酸配制成2.0g/L的胡敏酸水溶液，同時用0.1mol/L的鹽酸和0.1mol/L的氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH為5.0；

(3)在胡敏酸水溶液中加入生物炭，制成生物炭質(zhì)量濃度10g/L的混合溶液，將混合溶液攪拌或振蕩7天；

(4)攪拌或振蕩結(jié)束后，通過離心或過濾去除液相部分，將殘留固體在冷凍干燥機中凍干，獲得胡敏酸浸漬生物炭。

胡敏酸浸漬生物炭吸附Cd²⁺的應(yīng)用：

稱取0.1g胡敏酸浸漬生物炭置于200mL錐形瓶中，加入100mL、濃度為50mg/L、pH＝4.0的Cd²⁺溶液。將錐形瓶放在振蕩器上振蕩24小時，吸附即達到平衡，然后離心，取上清液測定剩余Cd²⁺濃度，計算得到胡敏酸浸漬生物炭對Cd²⁺的吸附量為21.3-23.3mg/g，與未浸漬生物炭相比提高51.1％～65.2％。

實施例6

制備單寧酸浸漬生物炭的方法：

(1)將曬干磨成粉的秸稈生物質(zhì)原材料放入電爐中，在400℃下通入氮氣煅燒3小時，將獲得的生物炭產(chǎn)品以蒸餾水清洗3次，在80℃烘干，磨細(xì)過100目篩得到生物炭備用；

(2)將單寧酸配制成2.0g/L的單寧酸水溶液，同時用0.1mol/L的鹽酸和0.1mol/L的氫氧化鈉調(diào)節(jié)pH為5.0；

(3)在單寧酸水溶液中加入生物炭，制成生物炭質(zhì)量濃度10g/L的混合溶液，將混合溶液攪拌或振蕩7天；

(4)攪拌或振蕩結(jié)束后，通過離心或過濾去除液相部分，將殘留固體在冷凍干燥機中凍干，獲得單寧酸浸漬生物炭。

單寧酸浸漬生物炭吸附Cd²⁺的應(yīng)用：

稱取0.1g單寧酸浸漬生物炭置于200mL錐形瓶中，加入100mL、濃度為50mg/L、pH＝7.0的Cd²⁺溶液。將錐形瓶放在振蕩器上振蕩24小時，吸附即達到平衡，然后離心，取上清液測定剩余Cd²⁺濃度，計算得到單寧酸浸漬生物炭對Cd²⁺的吸附量為42.5-48.7mg/g，與未浸漬生物炭相比提高52.9％～75.2％。

實施例7

實施例7與實施例1的制備方法相同，不同之處在步驟(1)在300℃下通入氮氣煅燒5小時；步驟(2)pH為4.5；步驟(3)攪拌6天。

實施例8

實施例8與實施例1的制備方法相同，不同之處在步驟(1)在350℃下通入氮氣煅燒4小時；步驟(2)pH為5.5；步驟(3)振蕩8天。

試驗例1

不同影響因素對DOM浸漬生物炭吸附Cd²⁺的影響

(1)初始Cd²⁺濃度對DOM浸漬生物炭吸附Cd²⁺的影響。

采用實施例2制備的胡敏酸浸漬生物炭和實施例4制備的單寧浸漬生物炭以及實施例2制備的未浸漬生物炭，分別稱取0.1g上述吸附劑置于200mL錐形瓶中，加入100mL、濃度為50、100、200、500mg/L、pH＝5.0的Cd²⁺溶液。將錐形瓶放在振蕩器上振蕩24小時，吸附即達到平衡，然后離心，取上清液測定剩余Cd²⁺濃度，計算吸附量結(jié)果如圖2(a)所示，圖中吸附劑指胡敏酸浸漬生物炭、單寧浸漬生物炭或未浸漬生物炭；DOM浸漬濃度為制備步驟(2)中胡敏酸或單寧酸水溶液濃度。

由如圖2(a)可知，當(dāng)Cd²⁺的初始濃度從50mg/L到500mg/L增加時，單寧酸浸漬生物炭、胡敏酸浸漬生物炭以及未浸漬生物炭對于Cd²⁺的吸附量也明顯增加，并且單寧酸浸漬生物炭和胡敏酸浸漬生物炭吸附作用明顯優(yōu)于未浸漬生物炭。

(2)初始pH對DOM浸漬生物炭吸附Cd²⁺的影響。

采用實施例2制備的單寧酸浸漬生物炭和實施例4制備的胡敏酸浸漬生物炭以及實施例2制備的未浸漬生物炭，分別稱取0.1g上述浸漬生物炭吸附劑置于200mL錐形瓶中，加入100mL、濃度為50mg/L、pH＝4、5、6、7的Cd²⁺溶液。將錐形瓶放在振蕩器上振蕩24小時，吸附即達到平衡，然后離心，取上清液測定剩余Cd²⁺濃度，計算吸附量結(jié)果如圖2(c)所示。

由如圖2(c)可知，當(dāng)Cd²⁺的初始pH值從4到7增加時，單寧酸浸漬生物炭、胡敏酸浸漬生物炭以及未浸漬生物炭對于Cd²⁺的吸附量也明顯增加，并且單寧酸浸漬生物炭和胡敏酸浸漬生物炭吸附作用明顯優(yōu)于未浸漬生物炭。

(3)吸附劑用量對DOM浸漬生物炭吸附Cd²⁺的影響。

采用實施例2制備的胡敏酸浸漬生物炭和實施例4制備的單寧酸浸漬生物炭以及實施例2制備的未浸漬生物炭，分別稱取0.1，0.2，0.3，0.4，0.5g上述吸附劑置于200mL錐形瓶中，加入100mL、濃度為50mg/L、pH＝5.0的Cd²⁺溶液。將錐形瓶放在振蕩器上振蕩24小時，吸附即達到平衡，然后離心，取上清液測定剩余Cd²⁺濃度，計算吸附量結(jié)果如圖2(d)所示。

由如圖2(d)可知，當(dāng)生物炭的用量從0.1g到0.5g增加時，單寧酸浸漬生物炭、胡敏酸浸漬生物炭以及未浸漬生物炭對于Cd²⁺的吸附量和去除效率逐步降低，但是單寧酸浸漬生物炭和胡敏酸浸漬生物炭吸附作用明顯優(yōu)于未浸漬生物炭。

試驗例2

未浸漬生物炭與DOM浸漬生物炭吸附Cd²⁺的比較。

采用實施例2制備的胡敏酸浸漬生物炭和實施例4制備的單寧酸浸漬生物炭，其中制備時分別調(diào)整溶解性有機質(zhì)(胡敏酸或單寧酸)水溶液濃度為1.0、2.0、5.0g/L，以及實施例2制備的未浸漬生物炭，分別稱取0.5g上述吸附劑置于200mL錐形瓶中，加入100mL、濃度為50mg/L、pH＝5.0的Cd²⁺溶液。將錐形瓶放在振蕩器上振蕩24小時，吸附即達到平衡，然后離心，取上清液測定剩余Cd²⁺濃度，計算吸附量結(jié)果如圖2(b)所示。

由如圖2(b)可知，溶解性有機質(zhì)水溶液濃度為1.0、2.0、5.0g/L增加時，單寧酸浸漬生物炭、胡敏酸浸漬生物炭以及未浸漬生物炭對于Cd²⁺的吸附量增加，但是單寧酸浸漬生物炭和胡敏酸浸漬生物炭吸附作用明顯優(yōu)于未浸漬生物炭。