煙稈基Fe/Mg磁性生物炭復(fù)合材料的制備、表征及吸附性能

余佳敏　趙宇　肖勇　江鴻　張建會(huì)　余祥文

摘要：利用熱解技術(shù)，以煙稈為碳源，F(xiàn)eCl2·4H2O為賦磁劑，通過(guò)一步法制備了可通過(guò)外加磁場(chǎng)進(jìn)行分離的磁性生物炭（MBC）吸附劑。對(duì)吸附劑進(jìn)行了表征，并分析了離子濃度配比、熱解溫度、初始濃度、pH值、陰離子共存等條件對(duì)MBC吸附磷特性的影響。結(jié)果表明，MBC對(duì)磷的吸附符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)吸附方程和朗格繆爾（Langmuir）等溫模型，吸附速率主要由化學(xué)吸附控制。由于金屬氧化物的介入，靜電吸附、離子交換和絡(luò)合等作用增強(qiáng)，進(jìn)而明顯提升了對(duì)磷酸鹽的吸附容量;陰離子與磷酸鹽共存時(shí)，對(duì)磷的吸附影響有限，表明MBC吸附劑對(duì)磷具有較好的選擇性。溶液pH值會(huì)影響磷酸根的存在形態(tài)，進(jìn)而影響MBC對(duì)磷的吸附能力。再生試驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)5次循環(huán)后，MBC吸附劑的吸附能力可以達(dá)到82%以上，表現(xiàn)了良好的再生能力和吸附能力。

關(guān)鍵詞：煙稈;生物炭;磁性生物炭;磷;吸附性能

中圖分類號(hào)： TQ424.1文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2019）09-0257-06

隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，大量的磷通過(guò)工農(nóng)業(yè)釋放到水體中，根據(jù)2015年中國(guó)環(huán)境狀況公報(bào)，近年來(lái)，磷依然是最主要的污染物之一[1]，當(dāng)其濃度長(zhǎng)時(shí)間超過(guò)20 mg/m3時(shí)[2]，會(huì)產(chǎn)生富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象。這導(dǎo)致水體中植物和藻類的過(guò)度生長(zhǎng)，當(dāng)這些生物體死亡后，它們所對(duì)應(yīng)的生物質(zhì)細(xì)菌降解這些生物質(zhì)時(shí)，會(huì)大量消耗水中的氧，由此產(chǎn)生缺氧狀態(tài)，造成水體惡化，水體質(zhì)量降低，魚類等大量死亡，生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞，最終導(dǎo)致水體功能降低，不利于水資源的可持續(xù)利用和飲用水的供應(yīng)。尤其是相對(duì)封閉或半封閉的水體（如海灣、湖庫(kù)和水庫(kù)），磷含量超標(biāo)最終可造成水體功能失效，進(jìn)而威脅到生態(tài)系統(tǒng)安全[3]，不利于人類和生物的生存發(fā)展。因此，控制、去除封閉或半封閉水體的磷含量，構(gòu)成了一個(gè)重要的研究領(lǐng)域。

我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，煙葉生產(chǎn)是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的重要組成部分，每年在摘收煙葉之后，各地的煙稈即變成廢料，或丟棄于田間地頭形成固體廢棄物，或被就地焚燒造成大氣污染，不僅浪費(fèi)了資源，還污染了環(huán)境。本研究的主要目的是利用煙區(qū)廣泛易得的煙稈制備生物炭作為前驅(qū)物，制備一種低成本，且可通過(guò)外加磁場(chǎng)進(jìn)行分離的復(fù)合吸附劑，并將其應(yīng)用于對(duì)磷的吸附去除，以研究復(fù)合材料的合成機(jī)理、形貌、所含官能團(tuán)、吸附性能及其影響因素等。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

煙稈取自四川省西昌優(yōu)質(zhì)煙草生產(chǎn)基地，自然風(fēng)干后在顯微鏡下觀察主要由木質(zhì)部、韌皮部和髓部3個(gè)部分組成，元素分析結(jié)果：含碳41.10%、氫3.91%、氧52.47%、氮1.57%、硫 0.62%。相關(guān)試驗(yàn)于2017年在四川省煙草科學(xué)研究所及下屬試驗(yàn)基地完成。

1.2 磁性吸附劑的合成

1.2.1 煙稈生物炭的制備

將風(fēng)干的煙稈經(jīng)球磨機(jī)粉碎，稱取30 g于石英舟坩堝中，置于真空氣氛爐中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下（通入氮?dú)獾牧髁繛?40 mL/min），于600 ℃熱解1 h，升溫速率為50 ℃/min;繼續(xù)通氮?dú)饫鋮s到室溫，取出經(jīng)過(guò)研磨過(guò)篩分選，收集60～100目的生物炭。接著對(duì)60～100目的生物炭進(jìn)行酸堿處理：先用0.05 mol/L NaOH處理24 h后，于 80 ℃ 下鼓風(fēng)干燥箱中干燥12 h，再用0.05 mol/L HCl處理24 h，用去離子水洗至電導(dǎo)率為5 S/m以下，于80 ℃下鼓風(fēng)干燥箱中干燥12 h，最終得到煙稈生物炭（TBC）。

1.2.2 煙稈Fe/Mg磁性生物炭的制備

分別稱取3份 7.95 g 的FeCl2·4H2O溶于400 mL水中，每份溶液中加入不同質(zhì)量的MgCl2·6H2O，使溶液中Fe2+/Mg2+摩爾比分別為 1 ∶0、1 ∶1和1 ∶2。然后稱取3份等量的粉碎煙稈（30 g），分別加入到上述3種溶液中，利用1 mol/L的NaOH溶液調(diào)節(jié)這3份溶液的pH值至11左右后，于30 ℃條件下靜置6 h，倒去上清液，抽濾得到濾渣，將濾渣放入鼓風(fēng)干燥箱里于 80 ℃ 干燥12 h。再取干燥后的濾渣，經(jīng)熱解、研磨、過(guò)篩分選，收集60～100目的生物炭，經(jīng)過(guò)洗滌和干燥;最終獲得的樣品分別標(biāo)記為TBC10、TBC11及TBC12，其中TBC表示煙稈生物炭，數(shù)字代表Fe2+和Mg2+的摩爾比，如10代表摩爾比為1 ∶0，12代表摩爾比為1 ∶2。

2 結(jié)果與分析

2.1 磁性生物炭的表征

2.1.1 磁分離效果

制備的磁性生物炭的磁分離效果見圖1。可通過(guò)外加磁場(chǎng)對(duì)吸附后的磁性生物炭材料進(jìn)行分離回收，快速有效，如圖1左半部分所示，右半部分為未負(fù)磁的煙稈生物炭。通過(guò)此試驗(yàn)表明，除未負(fù)磁的生物炭（TBC）材料外，其余的磁性生物炭材料（TBC10、TBC11、TBC12）均可以通過(guò)外加磁場(chǎng)進(jìn)行分離。磁性復(fù)合材料所具備的磁分離能力有助于在吸附污染物后，對(duì)吸附劑進(jìn)行分離和回收，降低了處理廢水的成本。

2.1.2 表面形貌分析

采用VEGA-3SBU型掃描電子顯微鏡[泰思肯（中國(guó)）有限公司]對(duì)生物炭表面形貌進(jìn)行表征。由圖2可知，未經(jīng)復(fù)合過(guò)程產(chǎn)生的TBC表面有光滑的淺凹面，各凹面還分布有一定數(shù)量的細(xì)小微孔。而Fe/Mg磁性生物炭復(fù)合材料如圖2中TBC10、TBC11、TBC12所示，其表面呈現(xiàn)大量不規(guī)則蜂窩狀，孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)育良好，孔隙表面粗糙，且有明顯數(shù)量的顆粒物負(fù)載。不同F(xiàn)e/Mg摩爾比的磁性生物炭所呈現(xiàn)的形貌特征基本類似。

2.1.3 元素分析

采用元素分析儀對(duì)TBC及TBC10、TBC11和TBC12復(fù)合材料的C、H、O、N含量進(jìn)行測(cè)定，并通過(guò)測(cè)定結(jié)果計(jì)算H/C、O/C和（O+N）/C，結(jié)果見表1。磁性生物炭復(fù)合材料隨著Fe/Mg摩爾比的增加C元素含量逐漸減少，O含量逐漸增加。這是因?yàn)闊峤膺^(guò)程中MgO、FexOy等含氧基團(tuán)的引入導(dǎo)致復(fù)合材料中的O元素含量明顯提升，與XRD（X射線衍射）測(cè)定結(jié)果相吻合。而代表芳香性的H/C逐漸增加，表明芳香性逐漸減小;代表親水性的O/C比和代表極性的（N+O）/C逐漸增大，說(shuō)明親水性和極性較強(qiáng)。

2.1.4 比表面積及孔徑分析

采用BET多點(diǎn)法和BJH法對(duì)生物炭及Fe/Mg磁性生物炭復(fù)合材料的比表面積和孔徑進(jìn)行測(cè)定。由表2可知，F(xiàn)e/Mg磁性生物炭復(fù)合材料的比表面積明顯大于生物質(zhì)原炭，生物質(zhì)原炭對(duì)N2的最大吸附量為62.30 cm3/g，而復(fù)合后的材料TBC10、TBC11、TBC12的吸附量分別為122.87、110.46、106.52 cm3/g。比表面積從 138.09 m2/g 增大至229.71 m2/g及以上，同時(shí)孔容和孔徑也相應(yīng)增大。這是因?yàn)閺?fù)合Fe/Mg過(guò)程中，使用了NaOH堿溶液，堿具有造孔功能[4]。材料TBC11和TBC12，與TBC10相比，比表面積和孔容明顯降低，這2種材料的等溫線出現(xiàn)了明顯的回滯環(huán)，所以MgO的引入會(huì)導(dǎo)致介孔增加微孔減少，從而使比表面積和孔徑減少。

2.1.5 零電荷點(diǎn)分析

為了更好地分析生物炭的性質(zhì)特征，采用零電荷點(diǎn)（pHpzc）來(lái)表征生物炭固體表面帶電情況，生物炭及Fe/Mg磁性生物炭復(fù)合材料的零電荷點(diǎn)測(cè)定結(jié)果圖3所示。零電荷點(diǎn)測(cè)量結(jié)果表明，TBC的零電荷點(diǎn)明顯偏低（pHpzc=4.8），導(dǎo)致TBC總體上體現(xiàn)出酸性，這與原料、熱解溫度和恒溫時(shí)間密切相關(guān)。Fe/Mg磁性生物炭復(fù)合材料無(wú)一例外均表現(xiàn)出堿性（pHpzc>8），這是由于高零電荷點(diǎn)Fe、Mg氧化物的引入有助于改變復(fù)合材料酸堿性，或根據(jù)溶液pH值改變表面荷電種類。隨著復(fù)合過(guò)程中Mg比例逐漸增加，復(fù)合材料的零電荷點(diǎn)值逐漸提升，原因在于MgO的零電荷點(diǎn)約為12[5]，而Fe3O4為7左右。總體上，復(fù)合材料在零電荷點(diǎn)上的差異與Mg介入量保持正相關(guān)。

2.1.6 X射線衍射分析

采用德國(guó)布魯克AXE公司的 D2-PHASER型X射線衍射分析儀對(duì)材料進(jìn)行測(cè)定，以分析其物相組成，如圖4所示。由圖4可看出，除TBC之外，其余3種復(fù)合材料在30.1°、56.3°、57.1°、62.7°等處均有Fe3O4的特征峰出現(xiàn)，在35.5°處為γ-Fe2O3的特征峰[6]。不同濃度的Mg引入后的復(fù)合材料TBC11和TBC12在42.5°附近出現(xiàn)了明顯的MgO特征峰，且峰強(qiáng)度隨初始Mg濃度增加明顯加強(qiáng)。

2.1.7 紅外光譜（FTIR）分析

由圖5-a和5-b可知，4種材料在3 400 cm-1附近均有寬且尖銳的峰，表明這4種材料均含有—OH或醇、醛類官能團(tuán);在2 800～3 000 cm-1間為飽和C—H的伸縮振動(dòng)峰，圖中2 926 cm-1和2 850 cm-1分別為—CH3和—CH2伸縮振動(dòng)峰;2 300～2 400 cm-1間較小的吸收峰表明存在羰基;在1 623 cm-1附近可能為芳香環(huán)的 C[FY=，1]C 或是C[FY=，1]O的伸縮振動(dòng)引起[7];在1 390 cm-1附近存在較弱的吸收峰，可能為—CH2;1 000～1 100 cm-1附近的吸收峰，可能是由C—O伸縮振動(dòng)引起的;在875 cm-1處是呋喃γ—CH2的伸縮振動(dòng)峰;570 cm-1附近是由Fe—O伸縮振動(dòng)引起的[8]。除TBC在570 cm-1附近沒有出現(xiàn)該峰之外，其余3種材料均出現(xiàn)了不同強(qiáng)度的峰，其中TBC10的峰強(qiáng)最大，TBC11和TBC12則出現(xiàn)強(qiáng)度較弱的峰，這說(shuō)明在后2種材料中FexOy負(fù)載量出現(xiàn)一定數(shù)量的減少，可能原因是MgO的介入與FexOy在生物炭界面上形成了競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，進(jìn)而削弱了Fe—O峰強(qiáng)度。

由圖5-c和5-d可知，吸附磷酸鹽后的4種材料，吸收振動(dòng)峰幾乎都于3 400 cm-1處減弱。對(duì)材料TBC而言，吸附磷酸鹽后在2 920、1 632、570、467 cm-1處吸收峰減弱，2 425 cm-1 處吸收峰增強(qiáng)，且在1 124 cm-1處出現(xiàn)了新的吸收峰，歸結(jié)于磷酸鹽與吸附劑表面官能團(tuán)結(jié)合后向高波數(shù)處偏移形成的 P—O 吸收峰。吸附磷酸鹽后的TBC10材料，在1 625 cm-1和570 cm-1處吸收峰減弱，1 384 cm-1處吸收峰增強(qiáng)。材料TBC11吸附磷酸鹽后，在2 370 cm-1左右和 1 379 cm-1 處吸收峰減弱，于1 618、870、570 cm-1處吸收峰增強(qiáng)。吸附磷酸鹽后的TBC12材料，于1 627 cm-1處吸收峰增強(qiáng)，1 380 cm-1、569 cm-1處吸收峰增強(qiáng)。由此表明吸附磷酸鹽磁性生物炭材料官能團(tuán)沒有明顯增減變化，只是吸收峰大小有所變化。

2.2 磁性生物炭的吸附性能

2.2.1 吸附劑劑量對(duì)磷吸附的影響

主要考察了3種劑量（0.025、0.050、0.100 g）及不同炭材料對(duì)磷的吸附效果，由圖6可知，吸附量隨著吸附劑劑量的增大而增大，當(dāng)吸附劑劑量從0.025 g增大到0.100 g時(shí)，吸附材料TBC、TBC10、TBC11和TBC12吸附量分別增加了75%、71%、49%和57%。這表明吸附劑劑量對(duì)吸附有著一定的影響，吸附量之所以隨著劑量的增大而增大，可能是因?yàn)槲讲牧显龆啵判陨锾吭谌芤褐袝r(shí)由于具有高零電荷點(diǎn)導(dǎo)致所帶正電荷增多，吸附競(jìng)爭(zhēng)相對(duì)減少，傳質(zhì)阻力減小，進(jìn)而利于吸附的進(jìn)行。而原炭的吸附量增加幅度最大，可能是由于單純的生物質(zhì)原炭的吸附受傳質(zhì)阻力的影響更大，當(dāng)吸附劑劑量增多而吸附質(zhì)一定時(shí)，傳質(zhì)阻力減小，進(jìn)而利于對(duì)磷的吸附。

2.2.2 pH值變化對(duì)吸附效果的影響

不同pH值變化對(duì)吸附效果的影響見圖7。溶液pH值逐漸升高時(shí)，吸附量逐漸降低且吸附后的pH值幾乎呈堿性。比較明顯的是復(fù)合后的炭材料TBC11和TBC12，當(dāng)pH值從3到4的時(shí)候，吸附量明顯下降。這與磷酸鹽在溶液中的存在形態(tài)、生物炭表面官能團(tuán)的酸堿性和生物炭的零電荷點(diǎn)有關(guān)。當(dāng)pH值低于pHpzc時(shí)，吸附劑表面帶正電，當(dāng)pH值高于pHpzc時(shí)，吸附劑表面帶負(fù)電。所以當(dāng)pH值為3～10時(shí)，磷酸鹽在溶液中的主要存在形式為H2PO4-、HPO42-、PO43-，利于吸附劑對(duì)帶負(fù)電的陰離子的吸附。但是隨著pH值的增加，溶液中OH-不斷增多，而吸附位點(diǎn)總數(shù)一定，對(duì)磷酸根陰離子吸附產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)。并且當(dāng)pH值高于pHpzc時(shí)，吸附劑表面帶負(fù)電，最終不利于磷酸鹽的吸附，使得吸附量下降。所以，pH值對(duì)磷吸附量的影響有2個(gè)方面：一是生物炭自身的性質(zhì);二是磷酸鹽自身的形態(tài)。

2.2.3 共存陰離子對(duì)于吸附效果的影響

實(shí)際水域環(huán)境中，往往會(huì)存在各種陰離子，這無(wú)疑會(huì)干擾磷酸鹽在吸附劑上的吸附行為。共存陰離子Cl-、SO42-、（Cl-+SO42-）對(duì)磷吸附的影響結(jié)果見圖8。當(dāng)不含Cl-、SO42-這些干擾離子時(shí)，F(xiàn)e/Mg 磁性生物炭材料TBC10、TBC11和TBC12對(duì)磷的平衡吸附量分別為0.45、0.75、2.12 mg/g，當(dāng)與Cl-共存時(shí)依次下降到0.38、0.68、1.99 mg/g;當(dāng)與SO42-共存時(shí)依次下降到0.38、0.67、1.94 mg/g;當(dāng)與（Cl-+SO42-）共存時(shí)依次下降到0.35、0.65、1.90 mg/g。所以在與Cl-共存時(shí)Fe/Mg磁性生物炭材料TBC10、TBC11和TBC12吸附量依次分別下降了15.6%、9.3%和6.1%;與SO42-共存時(shí)吸附量依次分別下降了15.6%、10.7%和8.5%;與（Cl-+SO42-）共存時(shí)吸附量依次分別下降了22.2%、13.3%和10.4%。所以幾種陰離子下對(duì)3種磁炭材料的影響依次為Cl-TBC11>TBC12。

2.2.4 吸附動(dòng)力學(xué)

采用了準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)、準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)、顆粒內(nèi)擴(kuò)散和Elovich方程這4種模型對(duì)吸附數(shù)據(jù)進(jìn)行了擬合，擬合結(jié)果參數(shù)見表4。

總體上，復(fù)合材料對(duì)磷酸鹽的吸附量隨著Fe/Mg比例減少（復(fù)合過(guò)程中Mg2+濃度增加）而增加。準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)、準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)、顆粒內(nèi)擴(kuò)散和Elovich方程4種過(guò)程擬合結(jié)果表明，這幾種方程均對(duì)吸附過(guò)程具有重要作用，其中準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型的擬合優(yōu)度R2明顯高于其余3種模型，分別為 0.952、0.954、0.987和0.981，表明4種材料對(duì)磷的吸附速率主要由化學(xué)吸附作用控制。Elovich方程、內(nèi)擴(kuò)散方程和準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力方程擬合結(jié)果表明，3個(gè)方程在擬合優(yōu)度上體現(xiàn)出較好的相關(guān)性，這說(shuō)明孔隙結(jié)構(gòu)、孔容等因子對(duì)吸附容量同樣起到了重要作用。其中內(nèi)擴(kuò)散方程的C不為[KG*5]0，進(jìn)一步說(shuō)明了內(nèi)擴(kuò)散不是速度控制步驟。此外，由于Fe、Mg的介入，引起復(fù)合材料的零電荷點(diǎn)明顯增加（pHpzc>8），試驗(yàn)所用KH2PO4溶液在試驗(yàn)條件下pH值<8，導(dǎo)致復(fù)合材料表面羥基化后，會(huì)產(chǎn)生帶正電的膠體界面，從而更加有利于提高復(fù)合材料對(duì)陰離子的吸附量。另外，4種材料吸附前后的官能團(tuán)沒有明顯變化，與其表面荷電能力有關(guān)，與Yao等的研究結(jié)論[9]一致。

2.2.5 吸附等溫線

為了進(jìn)一步研究等溫吸附機(jī)理，根據(jù)等溫吸附的數(shù)據(jù)用Langmuir、Freundlich、Temkin和Dubinin-Radushkevich（D-R）這4種等溫吸附模型對(duì)其進(jìn)行擬合，擬合結(jié)果表5所示。其中Langmuir方程的擬合結(jié)果最好，R2分別為0.984、0.965、0.957和0.943，其次是Freundlich和Temkin方程，D-R方程擬合效果較差。說(shuō)明Langmuir方程能很好地描述等溫吸附過(guò)程，即吸附為單分子層吸附，吸附質(zhì)之間沒有相互作用力，但是結(jié)合Freundlich擬合結(jié)果得知，吸附劑表面異質(zhì)性較強(qiáng)，所以吸附仍然有不規(guī)則的多分子層吸附。此外，F(xiàn)reundlich模型中1/n呈現(xiàn)出隨復(fù)合過(guò)程中Mg2+濃度增加而減小，說(shuō)明復(fù)合材料吸附點(diǎn)位數(shù)量增加或?qū)α姿猁}的作用強(qiáng)度增加，進(jìn)而有利于吸附進(jìn)行[10]。同樣地，KF值隨著復(fù)合過(guò)程中Mg2+的濃度增加而增加，結(jié)合XRD分析中MgO特征是影響生物炭基Fe/Mg復(fù)合材料對(duì)磷酸鹽吸附容量的關(guān)鍵因子。

2.2.6 脫附與再生

Fe/Mg磁性生物炭復(fù)合材料（TBC12）的再生吸附試驗(yàn)結(jié)果見圖9。通過(guò)堿液對(duì)其進(jìn)行脫附再生，脫附率都為89%以上，表明脫附解析效果較好，能達(dá)到再生的效果。脫附再生經(jīng)過(guò)5次循環(huán)后，對(duì)磷的吸附量從 1.74 mg/g 下降到1.52 mg/g，下降幅度不大，說(shuō)明磁性生物炭具有較好的再生能力，可以循環(huán)使用。這與等溫吸附試驗(yàn)中得到的以物理吸附為主相互對(duì)應(yīng)。

3 結(jié)論

采用一步法成功制備出了具有磁分離能力的煙稈Fe/Mg磁性生物炭吸附劑。結(jié)合掃描電子顯微鏡與比表面測(cè)定結(jié)果得知，材料主要為介孔結(jié)構(gòu)并帶有一定的微孔，表面有著明顯的金屬氧化物顆粒;N2吸附脫附等溫線測(cè)定結(jié)果顯示，4種生物炭材料的等溫線均屬于Ⅳ型且?guī)в幸欢ǖ腍4型滯后環(huán)，F(xiàn)e/Mg磁性生物炭的比表面積大于煙稈生物炭。根據(jù)元素分析測(cè)定結(jié)果得知，煙稈生物炭具有較高的C含量，磁性生物炭隨著Fe/Mg摩爾比的增加O元素含量增加，C含量降低;4種材料的芳香性H/C逐漸減弱，親水性O(shè)/C和極性（O+N）/C增強(qiáng)。負(fù)載Fe/Mg金屬鹽的磁性生物炭吸附劑零電荷點(diǎn)比煙稈生物炭高，且隨著Fe/Mg摩爾比的增大，零電荷點(diǎn)依次增大。物相分析（XRD）和FTIR分析結(jié)果顯示，F(xiàn)e/Mg金屬鹽被成功負(fù)載于煙稈生物炭上，具有羥基、羧基、酯基、芳環(huán)等官能團(tuán)，吸附磷酸鹽后吸附劑的官能團(tuán)幾乎沒有變化，只是吸收峰大小有所變化。

吸附動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)用準(zhǔn)一級(jí)、準(zhǔn)二級(jí)、顆粒內(nèi)擴(kuò)散和Elovich方程擬合后結(jié)果表明，4種材料（TBC、TBC10、TBC11和TBC12）的準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程擬合優(yōu)度R2均高于其余3種模型，適用于描述吸附過(guò)程，吸附速率控制步驟為化學(xué)吸附。等溫吸附試驗(yàn)結(jié)果表明，4種材料（TBC、TBC10、TBC11和TBC12）均能用Langmuir方程較好地描述吸附過(guò)程，擬合得到的最大吸附量分別為3.2 mg/g（TBC）、3.66 mg/g（TBC10）、4.73 mg/g（TBC11）和8.87 mg/g（TBC12）。與Langmuir方程相對(duì)應(yīng)的分離因子常數(shù)RL計(jì)算結(jié)果都在0～1之間，說(shuō)明吸附材料具有較好的吸附性能，由D-R方程擬合參數(shù)計(jì)算出的吸附自由能E均小于8 kJ/mol，表明主要以物理吸附為主。

劑量試驗(yàn)表明TBC、TBC10、TBC11和TBC12 這4種材料對(duì)磷酸鹽的吸附量均隨著劑量的增加而增加;隨著溶液pH值的升高，4種吸附材料對(duì)磷的吸附量均下降，表明pH值會(huì)影響磷酸鹽在溶液中的存在形式，進(jìn)而影響對(duì)磷的吸附能力。用磁性材料TBC10、TBC11和TBC12對(duì)磷進(jìn)行吸附，在有陰離子Cl-、SO42-及（Cl-+SO42-）與磷酸根共同存在時(shí)，Cl-對(duì)吸附影響最小，總體上陰離子對(duì)磷的吸附影響有限，其中對(duì)TBC12材料吸附影響最小。再生試驗(yàn)表明，磁性生物炭具有較好的再生能力。

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