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作为一种优良的土壤修复材料，生物炭(BC)可以有效地吸附、还原和固定Cr(VI)等重金属污染物，改善土壤质量。然而，在生产和使用过程中所产生的生物炭胶体颗粒在土壤等多孔介质中仍具有一定的运动和迁移能力。吸附Cr(VI)后的生物炭胶体颗粒(Cr-BC)，依然存在携带吸附态Cr继续向土壤深层迁移的可能，从而对土壤和地下水环境带来潜在风险。因此，对于吸附及还原Cr(VI)后的生物炭胶体颗粒性质的变化及Cr-BC在多孔饱和介质中的运移行为有待研究。
利用小麦秸秆分别在450℃和600℃限氧热解的条件下制备典型生物炭材料(BC450和BC600)，通过球磨、浮选和离心的方式获得生物炭胶体颗粒并用于Cr(VI)吸附批实验。考察了生物炭热解温度、Cr(VI)吸附量及溶液离子强度对所形成的Cr-BC性质(颗粒表面Cr物种分布、粒径和电动电势等)的影响。通过X射线光电子能谱分析发现，吸附反应进行6h后，80%以上固定于生物炭颗粒表面的Cr(VI)被转化为Cr(III)；生物炭表面C–O含量减少，表明以酚、醇和醚为代表的C–O键可能参与了Cr(VI)的还原。光散射法测量发现，吸附与还原Cr(VI)后，相比于BC，Cr-BC的Zeta电位升高，水力学直径增大。吸附反应后带正电的Cr(III)物种的形成及生物炭颗粒表面带负电的含氧官能团的损失可能共同导致了Cr-BC电位的升高。而Cr(III)络合沉淀和静电吸引作用可能促进了生物炭胶体的相互团聚，引起粒径增长。
在此基础上，继续考察了Cr(VI)吸附量、溶液离子强度和热解温度对Cr-BC在饱和石英砂柱中运移行为的影响。利用两点动力学沉积模型拟合Cr-BC运移过程的穿透曲线和滞留曲线。结果表明，BC450和Cr-BC450胶体颗粒的移动性随着吸附反应时间的延长(0~20h)和吸附量的增加(0~41.5mg/g)而减弱。提高背景溶液离子强度(1~5mMNaCl)导致Cr-BC450移动性下降，其运移行为表现出由动力学阻滞到熟化的转变。与深度相关的沉积系数随着Cr(VI)吸附量的增加而显著增大。利用胶体稳定理论(DLVO理论)计算胶体微粒与介质颗粒之间的界面化学作用力。吸附还原Cr(VI)后生物炭胶体与介质之间的相互作用能垒降低、次级能阱加深，有利于Cr-BC在饱和多孔介质中发生沉积。相较于BC600，BC450具有更高的Cr(VI)吸附还原容量和携带铬迁移的能力。Cr-BC600的运移行为主要受到应变效应的制约。
利用小麦秸秆分别在450℃和600℃限氧热解的条件下制备典型生物炭材料(BC450和BC600)，通过球磨、浮选和离心的方式获得生物炭胶体颗粒并用于Cr(VI)吸附批实验。考察了生物炭热解温度、Cr(VI)吸附量及溶液离子强度对所形成的Cr-BC性质(颗粒表面Cr物种分布、粒径和电动电势等)的影响。通过X射线光电子能谱分析发现，吸附反应进行6h后，80%以上固定于生物炭颗粒表面的Cr(VI)被转化为Cr(III)；生物炭表面C–O含量减少，表明以酚、醇和醚为代表的C–O键可能参与了Cr(VI)的还原。光散射法测量发现，吸附与还原Cr(VI)后，相比于BC，Cr-BC的Zeta电位升高，水力学直径增大。吸附反应后带正电的Cr(III)物种的形成及生物炭颗粒表面带负电的含氧官能团的损失可能共同导致了Cr-BC电位的升高。而Cr(III)络合沉淀和静电吸引作用可能促进了生物炭胶体的相互团聚，引起粒径增长。
在此基础上，继续考察了Cr(VI)吸附量、溶液离子强度和热解温度对Cr-BC在饱和石英砂柱中运移行为的影响。利用两点动力学沉积模型拟合Cr-BC运移过程的穿透曲线和滞留曲线。结果表明，BC450和Cr-BC450胶体颗粒的移动性随着吸附反应时间的延长(0~20h)和吸附量的增加(0~41.5mg/g)而减弱。提高背景溶液离子强度(1~5mMNaCl)导致Cr-BC450移动性下降，其运移行为表现出由动力学阻滞到熟化的转变。与深度相关的沉积系数随着Cr(VI)吸附量的增加而显著增大。利用胶体稳定理论(DLVO理论)计算胶体微粒与介质颗粒之间的界面化学作用力。吸附还原Cr(VI)后生物炭胶体与介质之间的相互作用能垒降低、次级能阱加深，有利于Cr-BC在饱和多孔介质中发生沉积。相较于BC600，BC450具有更高的Cr(VI)吸附还原容量和携带铬迁移的能力。Cr-BC600的运移行为主要受到应变效应的制约。