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热解温度对橡胶籽壳炭化的影响及其生物炭对镉的吸附特性

文献类型： 中文期刊

作者： 占国艳 1 ; 梁耀辉 1 ; 陈淑贤 1 ; 潘晓威 1 ;

作者机构： 1.中国热带农业科学院农产品加工研究所/农业农村部农产品加工质量安全风险评估实验室(湛江)

关键词： 橡胶籽壳;生物炭;性能;重金属吸附

期刊名称： 中国无机分析化学

ISSN： 2095-1035

年卷期： 2025 年 15 卷 010 期

页码： 1534-1544

摘要： 为研究热解温度对橡胶籽壳炭化的影响及其生物炭对镉的吸附特性，探究橡胶籽壳资源化利用以及在环境治理中应用新方式，以橡胶籽壳为原料，在300、450、600、750℃不同温度下热解炭化以获得生物炭（记为RSS300、RSS450、RSS600、RSS750），通过热重分析（TG）、元素分析、比表面积分析、扫描电子显微镜（SEM）以及傅里叶变换红外光谱（FTIR）等表征方法研究热解温度对橡胶籽壳炭化的影响，评估不同生物炭对水中Cd（Ⅱ）的吸附性能，探究在不同生物炭投加量、溶液初始pH值、吸附时间和初始Cd（Ⅱ）浓度的条件下，热解温度对橡胶籽壳生物炭吸附Cd（Ⅱ）的影响，并讨论吸附动力学特性及吸附等温线特性。结果表明：不同热解温度会使橡胶籽壳生物炭热稳定性产生差异，也会对生物炭产率、pH值、灰分和孔隙结构产生较大影响，热解温度过高或者过低，均无法使炭化的生物炭获得最佳孔隙结构；热解温度越高，获得的橡胶籽壳生物炭芳香性逐渐变强，亲水性和极性变弱，同时高温炭化使得橡胶籽壳生物炭变成碎片状，表面光滑，并且随着温度不断升高，开始出现部分坍塌现象；经过合适的温度热解后，橡胶籽壳生物炭具有较丰富的如—OH、C—H以及C=O等表面含氧功能团，有利于Cd（Ⅱ）的去除；四种温度热解获得的生物炭中，RSS450具有最大的比表面积以及丰富的表面含氧功能团，有助于Cd（Ⅱ）吸附。RSS450对Cd（Ⅱ）吸附量要大于其他生物炭材料，生物炭投加量为80 mg，初始溶液pH值为6时对Cd（Ⅱ）吸附达到最佳，这可能归因于生物炭材料与Cd（Ⅱ）之间的静电吸附和沉淀/共沉淀作用。吸附动力学分析结果显示：所有生物炭的吸附过程更符合准二级动力学方程，化学吸附起到主要作用；吸附等温线模拟结果显示Langmuir模型的拟合效果均优于Freundlich模型，单分子层吸附占主导地位；由Langmuir模型计算得出RSS300、RSS450、RSS600、RSS750对Cd（Ⅱ）的最大吸附容量分别为5.56、13.98、11.89和8.90 mg/g。采用中温热解可以获得性能较佳的橡胶籽壳生物炭，并且能够实现对Cd（Ⅱ）的高效吸附。研究结果可以为橡胶籽壳废弃物资源化利用以及在环境治理中的应用提供一定数据参考。

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