生物炭吸附废水中重金属离子的研究进展

土壤（Ｓｏｉｌｓ），２００８，４０（５）：７０６～７　１　１　

土壤中重金属离子竞争吸附的研究进展①　

林　青，　

（青岛大学环境科学系，　徐绍辉　

山东青岛２６６０７１）　

摘要：　本文主要对土壤中重金属离子竞争吸附的研究现状进行了综述。讨论了影响重金属离子竞争吸附能力的一些主　

要因子、吸附平衡模型及吸附反应的动力学过程。重金属离子的一级水解常数、离子半径、电负性等性质及其外界环境条件，　

如ｐＨ值、离子强度、有机质含量等因素影响着离子选择性吸附的强弱。竞争的Ｌａｎｇｍｕｉｒ方程和扩展的Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ方程被用来　

对竞争吸附过程进行描述，同时指出竞争吸附过程中存在着一个“过饱和点”。最后，对竞争吸附的发展方向进行了展望，指出　

应加强理论模型和多因子综合作用影响的研究。　

关键词：土壤：重金属离子：竞争吸附；过饱和点　

中图分类号：Ｓｌ５２．７　

污水灌溉、污泥的土地利用、农药化肥的施用、　

冶炼等人类活动使大量的重金属元素进入土壤，造成　土壤重金属元素的复合污染ｌｌ　】。进入土壤的重金属可　

以被植物吸收，进入食物链，也可在一定的条件下向　

下迁移污染地下水，威胁生态环境的平衡和人类健康。　

吸附是重金属元素在土壤中积累的一个主要过程，是　

个溶质由液相转移到固相的物理化学过程，其决定　

着重金属在土壤中的移动性、生物有效性和毒性【４Ｊ。　

许多国内外学者对重金属在土壤上的吸附行为进行了　

较为深入的研究，发现不同金属离子对土壤表面存在　

竞争吸附，并分析研究了竞争吸附的作用机理及各种　

影响因素，如ｐＨ值、离子强度、有机质含量等　】。　

本文主要综述了近年来国内外学者对土壤中重金属竞　

争吸附的各方面的研究成果，并展望了该方面未来研　

究的发展方向。　

１　竞争吸附　

土壤对重金属离子的吸附分为专性吸附和非专性　

吸附，专性吸附主要是离子与土壤表面的官能团发生　

表面络合反应，形成内圈化合物；非专性吸附主要是　

指离子与土壤表面电荷的静电吸附作用，多形成外圈　

生物炭改良生物滞留池对径流雨水中典型重金属的去除机理

生物炭作为一种新型的改良材料，被广泛应用于水处理领域。在生物滞留池中加入生物炭可以显著提高径流雨水中典型重金属的去除效率，但其去除机理尚未完全明确。本文将基于实验研究，探讨生物炭改良生物滞留池对径流雨水中典型重金属的去除机理。

一、生物炭的吸附特性

生物炭具有极高的比表面积和孔隙结构，这使得它具有卓越的吸附能力。生物炭表面具有丰富的氧、氢和氮等官能团，可以与重金属形成静电力、吸附力和配位键等多种相互作用，从而使重金属离子被有效地吸附固定在生物炭表面。

二、生物炭的离子交换作用

生物炭具有良好的离子交换性能，可以与径流雨水中的阳离子进行交换。在生物滞留池中，生物炭通过与重金属离子的物理吸附和化学吸附，将前者从溶液中去除掉。与此同时，生物炭释放出的NH4+、Ca2+、K+等阳离子会与重金属离子进行交换，使得重金属离子被固定在生物炭表面。

三、生物炭的微生物作用

生物炭不仅提供了丰富的微生物附着基质，还具有调节微生物群落结构和功能的能力。微生物通过代谢过程可以将重金属离子还原成金属离子，使得其活性降低。此外，微生物还可以分泌一些有机物质，如胞外聚合物等，与重金属形成络合物，从而使重金属离子被螯合，降低其毒性。

四、生物炭的沉淀作用

生物炭在水中具有一定的沉淀作用，可以吸附悬浮颗粒和胶体颗粒，从而促进重金属的去除。此外，生物炭还可以有效地去除径流雨水中的有机物质，减少有机物对重金属去除的干扰。

综上所述，生物炭通过吸附特性、离子交换作用、微生物作用和沉淀作用等多种机制，可以显著地去除径流雨水中的典型重金属。在生物滞留池中加入适量的生物炭，可以提高其去除效率，从而减少对水体的污染，保护水环境。然而，生物炭对不同重金属的去除效果存在差异，需要进一步研究不同重金属与生物炭之间的相互作用机理。此外，生物炭的制备工艺和应用方式也需要进一步优化，以提高其在生物滞留池中的应用效果

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浅析含重金属离子的废水治理技术的研究进展

作者：朱惠珍

来源：《城市建设理论研究》2012年第35期

摘要：随着工业现代化的发展，许多水域包括地下水含重金属离子废水的污染，去除废水中的重金属离子是我国乃至全世界当前急需解决的环境问题之一，也是实现可持续发展战略所必然面对的问题。本文综述了重金属污染对环境和人类的危害；具体介绍了治理含重金属离子废水的物理法、物理化学法、普通化学法、生化法及电化学法等技术的研究进展；论述了电-生物耦合法在处理总金属废水中的应用。

关键词：重金属；离子；废水；处理；技术；研究

Abstract: with the development of industrial modernization, many waters including groundwater

wastewater containing heavy metal ion pollution, removal of heavy metal ions in wastewater in China

and the world, the urgent need to solve the environmental problem, but also the realization of the

sustainable development strategy will inevitably face the problem. This article reviews the heavy

metal pollution on the environment and human hazards; specifically introduces treatment of waste

water containing heavy metal ions by physical method, chemical method, physical method, biological

《水稻秸秆生物炭对镉的吸附性能研究》

一、引言

随着工业化和城市化的快速发展，重金属污染问题日益严重，尤其是镉（Cd）污染，已成为环境科学领域关注的焦点。镉是一种有毒的重金属，其进入人体后不易被排除，能引起肾脏和骨骼等多系统的损伤。目前，各种修复技术中，吸附法因其操作简便、成本低廉等优点备受关注。水稻秸秆作为一种农业废弃物，具有来源广泛、成本低廉等优点，经过炭化处理后的生物炭具有良好的吸附性能。因此，研究水稻秸秆生物炭对镉的吸附性能，对于解决镉污染问题具有重要的现实意义。

二、材料与方法

1. 材料

（1）水稻秸秆：采集自本地农田，经过清洗、晾干、破碎等预处理。

（2）镉溶液：采用CdCl2·2.5H2O配制不同浓度的镉溶液。

（3）生物炭：将预处理后的水稻秸秆进行炭化处理，制备生物炭。

2. 方法

（1）生物炭的制备：将水稻秸秆在管式炉中，以一定温度和时间进行炭化处理，制备生物炭。 （2）吸附实验：在一定温度下，将生物炭与镉溶液混合，充分搅拌后静置，测定上清液中镉的浓度，计算生物炭对镉的吸附量。

（3）数据分析：采用Excel和SPSS软件进行数据整理和分析。

三、结果与分析

1. 生物炭的表征

通过扫描电子显微镜（SEM）观察生物炭的形貌，发现生物炭表面具有丰富的孔隙结构，有利于吸附重金属离子。通过X射线衍射（XRD）分析，发现生物炭中含有大量的无定形碳和石墨化碳。

2. 吸附性能研究

（1）吸附等温线

在不同温度下，测定生物炭对镉的吸附等温线。结果表明，随着镉浓度的增加，生物炭对镉的吸附量也逐渐增加。在相同浓度下，温度越高，生物炭对镉的吸附量也越大。这表明生物炭对镉的吸附过程是吸热反应。

（2）吸附动力学研究

在不同时间点测定生物炭对镉的吸附量，绘制吸附动力学曲线。结果表明，生物炭对镉的吸附过程符合准二级动力学模型，表明化学吸附是速率控制步骤。

（3）影响因素研究 pH值、离子强度和共存离子等因素对生物炭吸附镉的影响进行了研究。结果表明，pH值对生物炭吸附镉的影响较大，在pH值为5~7时，生物炭对镉的吸附效果最好。离子强度和共存离子对生物炭吸附镉的影响较小。