【摘 要】
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重金属是我国土壤污染的主要来源,重金属进入土壤后具有污染周期长、治理难度大、隐蔽性强等特点。本文以松木屑与海藻酸钠为碳源,Fe Cl3为赋磁剂与交联剂,制备了磁性生物炭球（MB）。利用海藻酸钠与Fe Cl3之间发生的交联反应,实现了同步成型与赋磁。探究了磁性生物炭的制备工艺,以土壤中的Pb（Ⅱ）为研究对象进行了吸附实验,探究了磁性生物炭球对土壤中的Pb（Ⅱ）的吸附行为与吸附机理,并探究了磁性生物炭
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重金属是我国土壤污染的主要来源,重金属进入土壤后具有污染周期长、治理难度大、隐蔽性强等特点。本文以松木屑与海藻酸钠为碳源,Fe Cl3为赋磁剂与交联剂,制备了磁性生物炭球（MB）。利用海藻酸钠与Fe Cl3之间发生的交联反应,实现了同步成型与赋磁。探究了磁性生物炭的制备工艺,以土壤中的Pb（Ⅱ）为研究对象进行了吸附实验,探究了磁性生物炭球对土壤中的Pb（Ⅱ）的吸附行为与吸附机理,并探究了磁性生物炭球的回收再生能力。本文主要工作为:（1）磁性生物炭球的制备与表征:通过单因素实验确定磁性生物炭的最佳制备工艺为:海藻酸钠和氯化铁质量比分别为0.6和0.8、热解温度为300℃。最佳工艺下,MB的球盘法强度为92.78%,比表面积为10.69 m~2/g,Pb2+的吸附量为10.34 mg/g。证明了磁性生物炭球具有较大的比表面积,在其表面成功负载了Fe3O4,具有良好的磁性,并且具有较好的强度和固定的宏观形状,并且在低温热解下,磁性生物炭球表面含有丰富的氧官能团,易与Pb（Ⅱ）络合。（2）磁性生物炭球吸附土壤中的Pb（Ⅱ）:在土壤初始p H值为6.0,水土比为2:1,生物炭添加量为10%,吸附时长为24 h的条件下,对土壤中Pb（Ⅱ）的吸附效果最佳,去除率可达67.53%,所对应的吸附量为3.11 mg/g。土壤初始p H对磁性生物炭球的吸附能力的影响较大,说明吸附过程中存在着离子交换与静电作用。磁性生物炭球对Pb（Ⅱ）的吸附过程与准二级动力学方程拟合程度更好,说明其对Pb（Ⅱ）的吸附以化学吸附为主。对比磁性生物炭球吸附前后的FT-IR图谱发现,-OH、C=C、C-O、Fe-O所对应的伸缩振动峰均有不同程度的减弱,说明土壤中的Pb（Ⅱ）可能与这些基团发生了络合反应。另外磁性生物炭球对可交换态、碳酸盐结合态的Pb（Ⅱ）吸附效果较好,去除率可达74.13%和85.43%。（3）磁性生物炭球的回收与再生:磁性生物炭球在不同土壤p H、水土比、添加量、吸附时长的实验条件下都具有良好的回收效果,其回收率均可达95%以上,具有良好的可回收性。经5次循环后,磁性生物炭球对Pb（Ⅱ）的吸附量仍有1.93 mg/g,所对应的再生效率为62.1%,再生损失率为5.1%,5次循环再生的回收率均在97%以上,说明磁性生物炭球经多次再生后仍然具有良好的磁性,可通过外加磁场与土壤分离,可被高效回收。
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