不同热解温度制备的鸡粪生物炭对废水中磷的吸附.docx

不同热解温度制备的鸡粪生物炭对废水中磷的吸附 　　Phosphate Adsorption in Wastewater by Bio-carbon Prepared from Pyrolysis of Chicken Manure at Different Temperature 　　ＨＵ Ｆｅｉ－ｆｅｉ１，ＨＥ Ｐｉ－ｗｅｎ１，２ 　　（１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｉｔｙ Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ， Ｙａｎｇｔｚｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｊｉｎｇｚｈｏｕ ４３４０２３， Ｈｕｂｅｉ， Ｃｈｉｎａ； 　　２．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｈｕａｚｈｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｗｕｈａｎ ４３００７４， Ｃｈｉｎａ） 　　Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｕｓｉｎｇ ｂｉｏ－ｃａｒｂｏｎ prepared ｆｒｏｍ ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ ｏｆ ｃｈｉｃｋｅｎ ｍａｎｕｒｅ ａｓ ｍａｔｅｒｉａｌｓ， ｔｈｅ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｋｉｎｅｔｉｃｓ ａｎｄ ｉｓｏｔｈｅｒｍ ｏｆ ｐｈｏｓｐｈａｔｅ ｂｙ ｂｉｏ－ｃａｒｂｏｎ ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ（５００，６００，７００ ａｎｄ ７５０ ℃） ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｏｆ ｐｈｏｓｐｈａｔｅ ｆｏｌｌｏｗｅｄ ｔｈｅ ｐｓｅｕｄｏ ｓｅｃｏｎｄ－ｏｒｄｅｒ ｋｉｎｅｔｉｃｓ ｍｏｄｅｌ. Tｈｅ ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ of ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｃａｐａｃｉｔｙ ａｎｄ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｒａｔｅ were ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓe ｏｆ ｐｙｒｏｌｙｓｉｓ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ． Ｌａｎｇｍｕｉｒ ａｎｄ Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ ｍｏｄｅｌｓ ｗｅｒｅ used ｔｏ ｆｉｔ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｄａｔａ． Ｔｈｅ Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ ｍｏｄｅｌ ｃｏｕｌｄ ｄｅｓｃｒｉｂｅ ｔｈｅ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｉｓｏｔｈｅｒｍ ｂｅｔｔｅｒ， ｓｕｇｇｅｓｔing ｔｈａｔ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｔｈｅ ｓｏｒｐｔｉｏｎ ｏｆ ｐｈｏｓｐｈａｔｅ ｂｙ ｂｉｏ－ｃａｒｂｏｎ． Ｔｈｅ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ ｅｎｅｒｇｙ ｏｆ ｂｉｏ－ｃａｒｂｏｎ ａｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ ｗｅｒｅ ７．６７， １２．４８， １１．０２， ８．８０ ｋＪ／ｍｏｌ， ｉｎｄｉｃａｔing ｔｈａｔ ｉｔ ｂｅｌｏｎｇｅｄ ｔｏ ｐｈｙｓｉｃｓ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ． Tｈｅ ｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｐｈｏｓｐｈａｔｅ ｒｅｍｏｖed ｂｙ ｔｈｅ ｂｉｏ－ｃａｒｂｏｎ ｗａｓ studied ｔｈｒｏｕｇｈ ｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓly ｐｒｏｃｅｓｓｅｄ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｏｎｔｏ ｔｈｅ ｃｏｌｌｏｉｄａｌ ａｎｄ ｎａｎｏ－ｓｉｚｅｄ ＭｇＯ ｐａｒｔｉｃｌｅｓ ｏｎ ｂｉｏ－ｃａｒｂｏｎ ｓｕｒｆａｃｅ． 　　Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｃｈｉｃｋｅｎ ｍａｎｕｒｅ； ｂｉｏ－ｃａｒｂｏｎ； ｐｈｏｓｐｈａｔｅ ｒｅｍｏｖａｌ； ｋｉｎｅｔｉｃｓ ｏｆ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ； ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｉｓｏｔｈｅｒｍ 　　 中国农业废弃物主要以秸秆及动物粪便为主，年产量巨大，有 效利用率低，且粪便的长期露天堆积，渗滤液会随径流污染地 下水［１］。生物炭主要以植物残体、动物粪便等农林废弃物 为原料在隔绝氧气条件下热解制备的，通过热解制备的生物炭 其产量一般可达到原料的４０％～５０％。生物炭施加于土壤 ，可以改良土壤，促进作物生长，改变碳循环路径，增加土壤 碳汇，减少温室气体的排放［２］。由于生物炭具有复杂的孔 隙结构和良好的表面特性，能够代替活性炭等材料作为一种廉 价的吸附剂用于废水处理已经受到关注［３，４］。 　　 磷是导致水体富营养化的主要元素之一，是地球上重要的不可 再生资源之一［５，６］。处理并回收水中的磷成为解决水体 富营养化及磷资源短缺的重要途径。其中用吸附法除磷以其高 效快捷、设备简单、运行可靠，同时能回收利用磷资源而备受 关注。本研究以鸡粪为原料在不同温度下制备生物炭作为吸附 剂，对生物炭吸附去除磷的机理做了初步的探讨，并比较不同 热解温度制备的生物炭对水中磷的吸附动力学、等温线及活化 能，旨在为废弃物资源化以及对水中磷的去除提供参考依据。 　　１材料与方法 　　１．１材料 　　 鸡粪取自武