Page 47 - 《精细化工》2021年第7期

第 7 期 王燕杉，等: 沼渣生物炭在水处理中的应用进展 ·1329·

中衍生的金属离子易发生离子交换进而有效去除。 作用。静电吸引取决于炭表面电荷以及有机污染物
另外，消化过程增大了生物炭的比表面积和孔体积 的电性，当沼渣炭表面和 SAs 均为负值时，发生电
有利于孔隙填充，实现对污染物的吸附。通常，中 荷辅助氢键相互作用，从而有助于吸附 [47] 。表面高
孔对有机物的吸附性能最好，大孔可增强水的渗透 含氧基团和非特异性范德华力也是促进生物炭吸附
性能。此外，对有机污染物的吸附机制还涉及静电 磺胺的因素。
吸引、极性选择（氢键等）、π-π 电子授受作用以及 沼渣炭对无机重金属离子的吸附机制如图 3 所
2+
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其他特异性作用等。如：磺酰胺类（SAs）的芳环 示，主要为化学吸附，与沼渣炭表面的 Ca 、Mg 、
+
烃结构和氨基官能团使其具有强 π-受体功能，与沼 K 等发生离子交换；与金属氢氧化物形成共沉淀；
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2–
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渣炭之间发生 π-π 电子供体受体相互作用 [46] 。质子 与表面存在 CO 3 、PO 4 和 SO 4 、含氧官能团（如—
化的羧基和羟基能够与中性 SAs 中的 O 和 N 原子形 COOH、—OH）等发生官能团络合。此外，由于沼
2+
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成氢键，在高 pH 下，SAs 的碱性基团与碳质表面的 渣炭表面大多带负电，因此，Pb 、Cd 和 Cu 等
芳族羧基和羟基之间会产生较强的 Lewis 酸碱相互 带正电的离子，易被吸附到沼渣炭上。

图 2 沼渣炭吸附有机污染物示意图
Fig. 2 Schematic diagram of adsorption of organic pollutants by digestate-derived biochar

图 3 沼渣炭吸附重金属离子示意图
Fig. 3 Schematic diagram of adsorption of metal ions by digestate-derived biochar