氧化锰负载生物炭复合材料吸附重金属高效受到青睐,由于负载方法各不相同,发现氧化锰的晶型和负载水平将直接影响复合材料的吸附效果,且非晶型氧化锰吸附效果优于其他晶型。因此,本文用时间短、经济、容易操作的KMn O₄浸渍加热法,在前人方法基础上,调控化学试剂比例,成功制备出较高负载量弱结晶水钠锰矿负载生物竹炭复合材料(PMB)和较高负载量非晶型氧化锰负载生物竹炭(AMB)、玉米秸秆(MCB)和稻壳生物炭复合材料(MRB)。在考察对铅等离子吸附特性的同时,通过扫描电镜及能谱(SEM-EDS)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子(XPS)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)等表征手段进一步分析其吸附机理。本文分三个研究内容,主要研究结果如下:1、通过KMn O₄浸渍加热法来负载生物竹炭(BC),根据是否添加盐酸调控分别制备PMB和AMB。BC、PMB和AMB吸附铅等温线实验拟合出最大吸附容量分别为31.3 g/kg、131.76 g/kg和360 g/kg。分析表明AMB负载的是非晶型氧化锰,而PMB负载的是弱晶型水钠锰矿,AMB中锰含量(15.9%)高于PMB(9.5%)。2、采用AMB制备方法分别制备MCB和MRB。MCB对铅离子最大吸附容量(605.36 g/kg)大于MRB(452.97 g/kg);MCB的比表面积和非晶型氧化锰负载含量分别为26.19 m~2/g、16.5%,均高于MRB(12.11 m~2/g、11.97%);AMB、MCB和MRB对铅吸附循环5次后对铅离子去除率为65.6%、97.6%和72.0%。通过表征可知,玉米秸秆所负载的非晶型氧化锰含量更高,且非晶型氧化锰有丰富的羟基和其他含氧官能团,所以MCB比MRB表现出更佳的吸附效果。3、选MCB来考察对不同重金属Cu(Ⅱ)、Cr(Ⅲ)、Cd(Ⅱ)吸附效果。MCB对Cu(Ⅱ)、Cr(Ⅲ)、Cd(Ⅱ)最大吸附容量的拟合结果为185.46 g/kg、124.30 g/kg和45.92 g/kg,且在初始一个小时内基本达到平衡,吸附速度较快;吸附后表征结果显示氧化锰晶型没有变化,说明MCB对三种重金属只是发生吸附,MCB发生专属吸附的主要机理为Mn-OH发生断裂,而后分别与其结合生成了Mn-O-Cu、Mn-O-Cr和Mn-O-Cd。综上所述,MCB表现出良好吸附优势,其吸附主要机制为表面含氧的基团(羟基、羧基等)与铅等重金属离子发生络合及沉淀作用,对四种重金属吸附容量大小顺序为:Pb(II)>Cu(Ⅱ)>Cr(Ⅲ)>Cd(Ⅱ)。MCB有望作为一种廉价、制备简单、高效且稳定的吸附剂用于污水重金属治理,保障水资源安全。