1 材料和方法

1。1供试材料

吸附剂来源于四种材料，牛粪、及其350℃热解后产生的相应生物炭，为表述方便分别用CM、CV、CM350、CV350表示。利用单一变量的方法，每种吸附剂对每种金属离子的吸附实验至少重复三次，Excel表格收集实验数据，SPSS描述统计分析后去除离群值，最终实验数据以平均值的形式表示。

1。2研究方法

Cu2+、Zn2+、Pb2+、Cd2+储备溶液的配制：储备液浓度为100g/L，注意避光保存，溶质选用北京化工生产的分析纯级别的硝酸铜、硝酸锌、硝酸铅或硝酸镉。储备液中含有0。01M的背景电解质 NaNO3，目的是为了维持溶液的离子强度。

质量浓度对生物炭吸附Cu2+、Zn2+、Pb2+、Cd2+的影响：利用含 0。01 M NaNO3的背景溶液稀释Cu2+、Zn2+、Pb2+、Cd2+储备溶液至溶液终浓度为Cu2+（300mg/L）、Zn2+（300mg/L）、Pb2+（2000 mg/L）或Cd2+（700 mg/L），按照2g/L（1:500）, 4g/L(1:250),8g/L(1:125), 10g/L(1:100),20g/L(1:50) 的固液比，称取相应质量的生物炭于 10 mL 离心管中，固液比代表生物炭与金属溶液的质量体积比。向离心管内加入 8 mL 的Cu2+、Zn2+、Pb2+、Cd2+工作溶液。滴加少量的 0。1 M HNO3  或者  NaOH 溶液调节溶液的 pH 值到5。0 ± 0。05。离心管在 25 °C 恒温振荡箱中，以 140 rpm 振荡 24 h 后，于 3800 rpm 离心 5 min，过 0。22 μm 微孔滤膜，测定滤液中Cu2+、Zn2+、Pb2+、Cd2+的浓度，计算生物炭对Cu2+、Zn2+、Pb2+、Cd2+的吸附量(Qe,mg/g)。

温度对生物炭吸附Cu2+、Zn2+、Pb2+、Cd2+的影响：我们实验组之前的实验已经对重金属浓度的吸附动力学进行了初步研究，发现吸附率与重金属浓度有关，所以本课题选用吸附率约为40%的重金属浓度。利用含 0。01 M NaNO3的背景溶液稀释Cu2+、Zn2+、Pb2+、Cd2+储备溶液至溶液中终浓度为Cu2+、Zn2+（90mg/L）、Pb2+（700 mg/L）或Cd2+（180 mg/L），按照 4 g/L的固液比，称取相应质量的生物炭于 10 mL 离心管中，固液比是指生物炭与相应重金属离子溶液的质量体积比。向离心管内加入 8 mL 的Cu2+、Zn2+、Pb2+、Cd2+工作液。滴加少量的 0。1 M HNO3  或者  NaOH 溶液调节溶液的 pH 值到5。0 ± 0。05。离心管在温度分别为15、25、35、45、55℃恒温振荡箱中，以 140 rpm 振荡 24 h 后，于 3800 rpm 离心 5 min，过 0。22 μm 微孔滤膜，测定滤液中Cu2+、Zn2+、Pb2+、Cd2+的浓度，计算生物炭对Cu2+、Zn2+、Pb2+、Cd2+的吸附量(Qe,mg/g)[14]。论文网

1。3 计算方法[16]

     吸附量 Qe=V(C0- Ce)/M,  单位 mg/g                         （1）

       吸附率η=100（C0- Ce）/ C0，单位%                         （2）

        式中:  V--离心管中液体体积,单位L, 0。008 L; 

              C0--金属离子初始浓度, mg·L-1; 

              Ce --吸附后离心管上清液中Cu2+、Zn2+、Pb2+、Cd2+浓度, mg/L;

              M --牛粪或蚓粪及其生物炭质量, g。

1。4 吸附热力学计算[19]

    当吸附剂对重金属离子的吸附过程达到稳定状态的时候，吸附和解吸附平衡，可以通过范特霍夫方程（ Hoff equation）计算热力学参数，评价吸附剂吸附金属离子的热力学过程，热力学计算可以得到以下参数吉布斯自由能ΔG、 焓变、 熵变，公式如下：

    吉布斯自由能ΔG = －RTlnKD，单位/                   （3）