近年来，生物炭在净化铅（Pb）、镉（Cd）污染工业废水领域已成为当前全球的研究热点。但由于原始生物炭去除效率低和固液分离困难的问题，从而影响其稳定性和应用效果。为解决上述问题，本研究以牛粪垫料为原料制备生物炭，采用磁化和与磷矿煅烧制备出磷矿-磁性生物炭复合材料（PR-MCLB），并用于去除废水中的Pb²⁺和Cd²⁺。通过批量实验，结合吸附模型和现代分析技术手段，探究了PR-MCLB对废水中Pb²⁺和Cd²⁺的去除效率和吸附机制。

结果表明：

（1）PR-MCLB对Pb²⁺和Cd²⁺的最大理论吸附量分别是451.24 mg/g和120.87 mg/g。

图1 PR-MCLB对Pb²⁺和Cd²⁺的吸附动力学和吸附等温线

（2）酸性条件（pH 3.5–5.5）和共存阳离子（Ca^2＋, Zn^2＋, Mg^2＋(10–200 mg/L))对PR-MCLB的性能几乎没有不利影响。

图2 溶液pH、剂量和共存离子下PR-MCLB对Pb²⁺和Cd²⁺的去除率和吸附量的影响

（3）机理分析表明，PR–MCLB上的磷酸盐和碳酸盐在固定化中起着至关重要的作用，54.03%的Pb²⁺和39.12%的Cd²⁺通过矿物沉淀的形式被固定化。有21.24%的Pb²⁺和32.22%的Cd²⁺通过离子交换而被固定在PR–MCLB表面。其次是阳离子-π相互作用和表面络合作用，Pb²⁺分别贡献9.11%和11.10%，Cd²⁺分别贡献7.36%和18.71%。

图3 PR–MCLB对Pb²⁺和Cd²⁺的吸附量及各吸附机制的贡献率

本文发表于SCI二区期刊Environmental Technology & Innovation（IF=7.1）。2021级硕士研究生陈勇林为第一作者，杨文弢副教授为通讯作者。文章链接：https://doi.org/10.1016/j.eti.2023.103268。