【无机化学学报】doi: 10.11862/CJIC.20250032
在研究沼渣生物炭吸附氨氮(NH4+)的特性及机理的基础上,我们重点探讨了饱和沼渣生物炭的热再生性能,并研究了热再生参数(再生温度、再生时间、升温速率、保护气以及气体流速)对生物炭吸附性能的影响机制。沼渣生物炭对NH4+的吸附量可达19.12 mg·g-1,符合Langmuir模型,吸附机理主要是表面配位和离子交换反应。最佳热再生参数如下:温度为200 ℃,保护气为N2,流速为0.5 L·min-1,以5 ℃·min-1的升温速率再生1 h。饱和生物炭首次吸附再生率为99.59%,经10次吸附-再生循环后,吸附再生率仍达89.55%,失重率小于5%。通过热重-红外联用仪(TG?IR)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)、比表面及孔隙度分析和扫描电子显微镜(SEM)等多种手段进行表征,结果表明,多次循环热再生可破坏饱和生物炭表面的C=O、—OH和—COOH等含氧官能团,同时部分吸附位点被永久占用,导致吸附再生率逐渐下降。热再生可实现饱和生物炭中绝大部分氨氮的热解脱附,有效恢复生物炭孔隙结构和表面含氧官能团的吸附位点。
