Adsorption behaviour and mechanisms of cadmium and nickel on rice straw biochars in single- and binary-metal systems

吸附 化学 金属 水溶液中的金属离子 朗缪尔吸附模型 离子交换 降水 无机化学 朗缪尔 二进制系统 稻草 环境化学 离子 有机化学 二进制数 气象学 物理 算术 数学
作者
Yong Deng,Shuang Huang,David A. Laird,Xiugui Wang,Zhuowen Meng
出处
期刊:Chemosphere [Elsevier BV]
卷期号:218: 308-318 被引量:133
标识
DOI:10.1016/j.chemosphere.2018.11.081
摘要

Adsorption mechanisms and competition between Cd2+ and Ni2+ for adsorption by rice straw biochars prepared at 400 °C (RB400) and 700 °C (RB700) were investigated in this study. Based on the Langmuir model, the maximum adsorption capacities (mg g-1) of Cd2+ and Ni2+ on RB400 and RB700 were in the order of Cd2+ (37.24 and 65.40) > Ni2+ (27.31 and 54.60) in the single-metal adsorption isotherms and Ni2+ (25.20 and 32.28) > Cd2+ (24.22 and 26.78) in the binary-metal adsorption isotherms. Cd2+ competed with Ni2+ for binding sites at initial metal concentrations >10 mg L-1 for RB400 and > 20 mg L-1 for RB700. The adsorption sites for Cd2+ and Ni2+ on the biochars largely overlapped, and the binding of Cd2+ and Ni2+ to these sites was affected by the occupation sequence of these metals. For Cd2+ and Ni2+ adsorption in the binary system, cation exchange and precipitation were the dominant adsorption mechanisms on RB400 and RB700, respectively, accounting for approximately 36% and 60% of the adsorption capacity. Competition decreased the contribution of cation exchange but increased that of precipitation and other potential mechanisms. Results from this study suggest that types and concentrations of metal ions should be taken into account when removing metal contaminants from water or soil using biochars.
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