Page 221 - 《精细化工》2020年第12期

第 12 期 马 蕊，等: 硫酸盐还原剩余污泥-生物炭制备及其对 Cr(Ⅵ)去除 ·2583·

终高于 BC-500。这是因为随着生物炭投加量的增 静电斥力作用越明显，导致去除率明显降低。因此，
加，可提供更多的吸附位点，结合 BET 分析， 在 pH<7 条件下均有利于生物炭对 Cr(Ⅵ)去除，且
SBC-500 具有较大比表面积，炭结合位点提高，更 SBC-500 相较于 BC-500，去除效果更佳。据报道，
有益于污染物的去除。同时，生物炭表面含氧官能 在实际工程处理电镀及制革废水时，常将 pH 控制
团对于 Cr(Ⅵ)的络合起到重要作用 [30] 。结合 FTIR 为 3，以实现较高的脱色效率 [6-7] 。因此，本研究选
–1
分析（图 5），SBC-500 在 1018 及 1380 cm 处出现 C 取 pH 为 3 进行 Cr(Ⅵ)去除条件探究。
—O—C 及 O==S==O 伸缩振动特征峰，使得 SBC-500
相较于 BC-500 对 Cr(Ⅵ)具有更高的去除率，这一现
象与 WANG 等 [30] 研究结论相似。两种生物炭投加量
从 0.1 g 增加到 0.2 g 时，对 Cr(Ⅵ)去除率有明显提
高，且考虑到处理成本等因素，因此，本研究选取
0.2 g 为生物炭投加量，进行后续不同工况对 Cr(Ⅵ)
去除率的对比探究。

图 7 初始 pH 对 Cr(Ⅵ)去除率的影响
Fig. 7 Effect of initial pH on Cr(Ⅵ) removal efficiency

2.6.3 Cr(Ⅵ)初始质量浓度对去除率的影响
据报道，电镀含铬洗涤废水中 Cr(Ⅵ)质量浓度
为 70~150 mg/L [6-7] ，因此，本研究选取 Cr(Ⅵ)初始
质量浓度范围为 10~200 mg/L 来模拟实际工业废水，

可为实际应用中受 Cr(Ⅵ)污染水体的修复提供理论
图 6 生物炭投加量对 Cr(Ⅵ)去除率的影响 基础。Cr(Ⅵ)初始质量浓度对去除率的影响如图 8
Fig. 6 Effect of biochar dosage on Cr(Ⅵ) removal efficiency
所示。
2.6.2 初始 pH 对 Cr(Ⅵ)去除率的影响
图 7 为初始 pH 对 Cr(Ⅵ)去除率的影响。由图 7
可知，随 pH 增加，SBC-500 及 BC-500 对 Cr(Ⅵ)去
除率均呈明显下降趋势，在酸性条件下更有利于
SBC-500 及 BC-500 对 Cr(Ⅵ)进行去除，且 SBC-500
表现出更好的去除效果，在 pH 达到 10，BC-500 及
SBC-500 对 Cr(Ⅵ)去除率分别降至 1.6%及 14.7%。
制备的生物炭在酸性较碱性环境下更有利于材料对
Cr(Ⅵ)的去除，这与 SHAKYA 等 [31] 和王智香等 [32]
得到的结论一致。分析原因，可能为 Cr(Ⅵ)在不同
pH 下，其存在形态差异明显，当溶液 pH 为 2.0~6.0 图 8 Cr(Ⅵ)初始质量浓度对 Cr(Ⅵ)去除率的影响
–
2–
时，Cr(Ⅵ)存在形式以 HCrO 4 和 Cr 2 O 7 为主，而 Fig. 8 Effect of initial Cr(Ⅵ) mass concentration on Cr(Ⅵ)
2–
pH>6.7 后，Cr(Ⅵ)以 CrO 4 形态存在。据研究报道， removal efficiency
2– – 2–[33]
CrO 4 的吸附自由能远高于 HCrO 4 和 Cr 2 O 7 ，当 由图 8 可知，在 Cr(Ⅵ)初始质量浓度为 10 mg/L
–
2–
Cr 以 HCrO 4 和 Cr 2 O 7 的形态存在时，因其具有较 时，吸附 48 h 后，SBC-500 及 BC-500 对 Cr(Ⅵ)去
低的吸附自由能，更有利于产生静电吸引作用，从 除率分别为 100%及 60%，吸附量分别为 1.0 mg
而以静电吸引方式吸附到生物炭质子化的活性位点 Cr(Ⅵ)/g 及 0.6 mg Cr(Ⅵ)/g；Cr(Ⅵ)的初始质量浓度
2–
上 [30] 。在 pH>6.7 后，Cr(Ⅵ)以 CrO 4 形态存在，不 从 30 mg/L 增加至 200 mg/L，在吸附 48 h 后，BC-500
–
易产生静电吸引作用，并且当溶液中 OH 含量较高 及 SBC-500 去除率分别从 30.3%降至 12.8%以及从
2–
时，可造成生物炭表面上负电荷的增加，CrO 4 与生 63.9%降低至 41.1%。Cr(Ⅵ )的初始质量浓度为
物炭表面的活性位点将产生静电斥力 [34] ，碱性越强， 200 mg/L 时，SBC-500 及 BC-500 对 Cr( )Ⅵ 的吸附量