Mg/Ca浸渍改性生物炭去除废水中磷的研究

图1 不同生物炭材料的扫描电镜

Fig.1 SEM images of different biochar materials

由图1可见，未改性生物炭BC-400和BC-550的表面较为平整光滑，而改性生物炭MBC和CBC的表面较为粗糙。对于更高温度（550 ℃）下制备的改性生物炭，表面更为疏松多孔，呈蜂窝状，比表面积更大；而400 ℃下制备的改性生物炭则表面孔隙较少，比表面积较小。

2.1.2 元素组成分析

不同生物炭的元素分析如表1所示。

表1 不同生物炭的元素组成

Table 1 Compositional elements of different biochars

元素	BC-400	BC-550	CBC-400	CBC-550	MBC-400	MBC-550
ω（C）/%	52.54	62.48	48.83	51.20	40.94	39.00
ω（H）/%	3.08	2.53	2.89	2.58	3.65	2.46
ω（O）/%	17.91	12.19	21.77	13.41	21.30	14.86
ω（N）/%	2.34	2.17	1.85	1.48	1.57	1.02
ω（Ca）/%	3.30	2.71	8.44	9.04	0.39	0.38
ω（Mg）/%	0.13	0.12	0.06	0.07	2.11	2.69
H/C	0.06	0.04	0.06	0.05	0.09	0.06
O/C	0.34	0.20	0.45	0.26	0.52	0.38

由表1可见，随着热解温度的升高，生物炭含碳量也随之增加，这主要是因为温度升高有利于有机物分解或以焦油形式挥发。而镁改性生物炭的含碳量随温度的升高下降，是因为六水氯化镁的结晶水与碳发生反应，导致碳元素部分损失^〔14〕。MBC和CBC的氧含量、镁含量、钙含量都比同一温度下BC的高，说明镁改性和钙改性可能使生物炭负载了镁的氧化物和钙的氧化物。

表1中，生物炭的热解温度越高，H/C越低，是因为随着温度升高，纤维素和木质素逐渐分解，氢含量降低，碳含量升高。H/C可以表征生物炭的芳香性，表明高温热解得到的生物炭具有更丰富的芳香结构^〔15〕。此外，与BC相比，MBC和CBC具有更高的O/C，说明改性生物炭具有更多含氧官能团^〔16〕，提示镁改性和钙改性提高了水稻秸秆生物炭的极性和亲水性。

2.1.3 BET分析

通过全自动比表面积仪测定生物炭的比表面积和平均孔径，结果如表2所示。

表2 不同生物炭的比表面积与平均孔径

Table 2 Specific surface area and average pore size of different biochars

吸附材料	比表面积/（m²·g^-1）	平均孔径/nm
BC-400	7.34	21.92
BC-550	21.29	11.72
MBC-400	72.78	15.40
MBC-550	171.32	12.89
CBC-400	68.19	18.19
CBC-550	233.28	15.18

由表2可知，更高温度下制备的生物炭的比表面积更大，而改性生物炭可提高生物炭的比表面积，其中MBC-550和CBC-550的比表面积分别为171.32、233.28 m²/g。结合平均孔径可知，提高热解温度和改性使得生物炭拥有更多微孔，孔径结构得以改善，比表面积提高。

2.2 改性生物炭的除磷性能

2.2.1 不同生物炭的磷吸附能力比较

不同生物炭样品对磷的去除效果如表3所示。

表3 不同生物炭对磷的吸附能力比较

Table 3 Comparison of phosphorus adsorption capacity of different biochars

吸附材料	去除率/%	平均孔径/nm
BC-400	-38.80	1.94
BC-550	-13.40	0.67
MBC-400	47.87	2.39
MBC-550	47.27	2.36
CBC-400	8.62	0.41
CBC-550	96.20	4.55

由表3可知，原始生物炭与改性生物炭在吸附能力上有显著差异，说明改性可以提高生物炭对磷的吸附能力。BC-400和BC-550对磷去除率甚至出现负值，表明原始生物炭对磷没有吸附能力，反而向溶液中释放磷。这是因为表面带负电的原始生物炭与磷离子相互排斥，与此前研究一致^{〔12，17〕}。在磷初始质量浓度为10 mg/L的条件下，CBC-550对磷的去除率最高（96.20%），明显优于CBC-400。而不同温度下制备的MBC对磷的吸附效果比较接近，表明热解温度对CBC性能的影响大于MBC。

2.2.2 初始pH对生物炭除磷性能的影响

不同初始pH下生物炭材料的除磷性能如图2所示。

图2

图2 初始pH对生物炭吸附磷性能的影响

Fig. 2 The effect of different initial pH on the adsorption performance of biochar

由图2可见，MBC-400、MBC-550对磷的吸附量随初始pH的升高而降低。当初始pH为3时，MBC-400、MBC-550对磷的吸附量最大，分别为33.56、35.70 mg/g，相比pH为11时的吸附量分别提高8.93、5.13倍。这是由于PO₄^3-和OH^-对Mg位点存在竞争，以及受不同pH下占主导地位的磷酸种类的影响^〔18〕。CBC-400和CBC-550对磷的吸附量在较宽的pH范围内保持稳定，甚至随初始pH的升高呈现上升趋势。

2.2.3 吸附动力学

不同温度下改性生物炭材料对磷的吸附动力学曲线如图3所示，拟合参数见表4。

图3

图3 CBC（a）和MBC（b）吸附磷的动力学模型拟合

Fig. 3 Fitting of phosphorus adsorption kinetic model by CBC （a）and MBC （b）

表4 CBC和MBC吸附磷的动力学模型拟合参数

Table 4 Fitting parameters of phosphorus adsorption kinetic model by CBC and MBC

项目		实际最大吸附量/（mg·g^-1）	准一级动力学			准二级动力学
项目		实际最大吸附量/（mg·g^-1）	Q_e/（mg·g^-1）	k₁	R²	Q_e/（mg·g^-1）	k₂	R²
CBC-400		1.32±0.50	1.23±0.02	56.17±0.00	0.964 5	1.23	—	0.964 5
CBC-550		16.83±0.32	15.95±0.30	0.12±0.02	0.968 7	15.44±0.73	—	0.888 1
MBC-400	第一阶段	23.78±0.14	3.04±0.11	3.87±1.21	0.947 3	3.17±0.11	2.57±1.21	0.965 7
MBC-400	第二阶段	23.78±0.14	27.66±2.61	0.02±0.00	0.931 1	15.73±3.90	2.37±7.23	-0.125 0
MBC-550	第一阶段	25.22±0.09	3.28±0.13	3.31±0.94	0.950 2	3.40±0.17	2.29±1.33	0.956 3
MBC-550	第二阶段	25.22±0.09	25.86±0.98	0.03±0.00	0.968 6	16.91±2.29	-9.92±5.33	-0.111 1

图3中，MBC吸附磷的过程分为两个阶段。第一阶段持续时间<10 h，为磷在MBC表面的扩散过程，由于生物炭表面吸附位点足够，且与溶液中的磷存在浓度差，因而吸附速率相对较快；随着吸附位点的减少及溶液中磷浓度的降低，在10 h达到第一阶段的吸附平衡。在此阶段，MBC-400和MBC-550符合准二级动力学模型，吸附过程与磷浓度和生物炭的吸附位点有关^〔12〕。第二阶段为吸附过程，MBC-550和MBC-400分别从6、10 h开始快速吸附磷，72 h后达到吸附平衡。第二阶段达到平衡所需要的时间比第一阶段的要长。拟合结果表明，MBC-400和MBC-550的第二阶段的吸附过程更适合采用准一级动力学模型^{〔12， 20〕}。由表4可知，相比CBC，MBC尤其是MBC-550对磷的吸附能力更强，饱和吸附量是吸附能力最差的CBC-400的13.75~21.02倍。不同改性生物炭在除磷性能上存在差异。

CBC-400对磷的吸附能力较低，10 min就达到平衡。由表4可知，对于CBC-400，采用准一级和准二级动力学模型拟合磷的吸附过程均适合，表明该吸附过程由扩散和化学吸附决定。而CBC-550在前90 min对磷的吸附速率较快，90 min后减缓，240 min达到吸附平衡。前期其对磷的吸附速率较快，主要是因为带负电荷的磷对带正电荷的生物炭表面具有静电吸附作用，此后吸附位点逐渐被占据，吸附速率逐渐趋于平缓^〔19〕。准一级动力学模型能更好地描述CBC-550的吸附过程。

2.2.4 吸附等温线

不同生物炭材料对磷的吸附等温曲线如图4所示，Langmuir模型拟合结果见表5。

图4

图4 CBC（a）和MBC（b）吸附磷的等温模型拟合

Fig. 4 Fitting of phosphorus adsorption isotherm model by CBC（a） and MBC（b）

表5 CBC和MBC吸附磷的等温线模型拟合结果

Table 5 Fitting parameters of phosphorus adsorption isotherm model by CBC and MBC

项目	Langmuir 模型			Freundlich 模型
项目	Q_m/（mg·g^-1）	k_L/（L·mg^-1）	R²	k_F/（mg·g^-1）·（L·mg^-1）^1/ⁿ	1/n	R²
CBC-400	5.97	0.01	0.990 1	0.11	0.62	0.996 1
CBC-550	18.51	0.52	0.916 5	6.91	0.21	0.925 5
MBC-400	67.08	0.01	0.942 2	2.29	0.57	0.913 0
MBC-550	60.17	0.01	0.977 1	2.87	0.52	0.981 1

由表5可见，与CBC相比，MBC的吸附容量更高。MBC-400和MBC-550对磷的理论最大吸附量分别为67.08、60.17 mg/g，而CBC-400和CBC-550的吸附量分别为5.97、18.51 mg/g。采用Freundlich 模型对CBC和MBC进行拟合，结果表明R²都较高，提示其对磷的吸附过程既有单层吸附，也有多层吸附^〔21〕。测定吸附后溶液的pH可知，MBC吸附后溶液pH基本保持在10左右，表明MBC的缓冲能力很强。而CBC吸附后pH随磷初始浓度的提高而下降，这是由于CBC对磷的吸附容量有限，磷浓度越高时，吸附后的pH越接近初始pH。

2.3 表征结果

2.3.1 FTIR分析

改性生物炭吸附磷前后的FTIR谱图如图5所示。

图5

图5 吸附磷前后的改性生物炭的FTIR谱图

Fig. 5 FTIR patterns of different modifiedbiochars before and after adsorption of phosphorus

由图5可知，所有生物炭在3 418~3 356 cm^-1处均存在明显的较宽的羟基吸收峰，说明存在羟基^〔22〕，且在1 620~1 615、1 603、1 417~1 380、1 319~1 008、876~746 cm^-1处附近都存在明显的C $\overset{}{̿}$ C、C $\overset{}{̿}$ O、CH₂、C—O、C—H吸收峰^{〔17，23-25〕}。在指纹区，MBC在550~450、417 cm^-1处出现Mg—O、Si—O—Mg等的吸收峰，表明镁改性使生物炭带有含镁官能团^〔26〕。吸附后CBC-550、MBC-400、MBC-550在563~585和1 054~1 084 cm^-1处都出现PO₄^3-吸收峰^〔27〕。

2.3.2 XRD分析

不同改性生物炭的XRD衍射谱图如图6所示。

图6

图6 改性生物炭吸附磷前后的XRD谱图

Fig. 6 XRD patterns of different modifiedbiochars before and after adsorption of phosphorus

由图6可见，CBC在26.52°、26.38°、32.02°处都出现了CaO晶体的衍射峰（标准卡片00-028-0775和00-048-1467）；MBC在18.41°、20.67°、22.85°、29.40°、30.75°、35.52°、36.63°、37.63°、38.79°处出现MgO和MgCl₂晶体衍射峰（标准卡片027-0759、030-0794、070-2746）。CaO和MgO颗粒的形成归因于生物炭表面的钙离子和镁离子在高温环境下被分解。结合SEM分析结果，改性生物炭表面覆盖的一层颗粒物为CaO、MgO、MgCl₂，表明改性后生物炭成功负载上Ca和Mg。

分析CBC吸附磷后的XRD谱图，可知CaO衍射峰强度减弱，在20.72°、21.97°、24.42°、26.63°、29.35°出现CaHPO₄和Ca（H₂PO₄）₂晶体的衍射峰（标准卡片01-071-1759、00-009-0390和01-070-1425），表明CaO与PO₄^3-发生沉淀反应，生成这两种沉淀物。即CBC通过磷与CaO颗粒之间的相互作用来吸附磷^〔28〕。对比MBC吸附前后的XRD谱图，发现MgO和MgCl₂衍射峰消失，同时在18.56°、20.95°、22.76°、26.61°、26.75°、36.58°、37.95°、42.81°出现MgHPO₄·xH₂O、Mg（H₂PO₄）₂和Mg₃（PO₄）₂新衍射峰（标准卡片 00-046-0375、00-039-0132、00-033-0876、01-084-1147），表明MgO与PO₄^3-发生反应。由于金属氧化物的存在使得生物炭呈偏碱性，导致磷主要以HPO₄^2-和PO₄^3-形态存在，吸附后的磷以MgHPO₄和Mg₃（PO₄）₂为主^〔29〕。

2.3.3 XPS分析

改性生物炭吸附磷前后的XPS谱图如图7所示，原子占比情况见表6。

图7

图7 改性生物炭吸附磷前后XPS谱图

Fig. 7 XPS images of modified biochars before and after phosphorus adsorption

表6 改性生物炭吸附磷前后XPS全谱图原子占比

Table 6 Atomic proportions of XPS full spectrum before and after phosphorus adsorption by modified biochars

生物炭		原子分数/%
生物炭		C 1s	O 1s	P 2p	Mg 2p	Ca 2p
CBC-400	吸附前	73.92	24.21	0.12	—	1.74
CBC-400	吸附后	74.41	24.00	0.29	—	1.29
CBC-550	吸附前	80.91	16.92	0.14	—	2.02
CBC-550	吸附后	82.22	15.49	0.88	—	1.40
MBC-400	吸附前	62.75	31.70	0.10	5.44	—
MBC-400	吸附后	34.14	51.26	4.16	10.45	—
MBC-550	吸附前	28.93	55.87	0.09	15.11	—
MBC-550	吸附后	35.01	49.85	2.59	12.56	—

如图7所示，吸附前，在约345.90、347.40 eV处检测到Ca 2p，表明CBC表面负载CaO，与XRD结果一致。吸附后检测到P 2p峰，提示磷吸附与Ca的改性密切相关。此外，吸附后Ca的占比下降，结合XRD认为可能是CaO与PO₄^3-发生沉淀反应所致。类似情况在MBC中同样存在，形成的MgO基团有助于提高磷的吸附效率。

为进一步分析CBC和MBC对磷的吸附过程与作用，对改性生物炭吸附磷后的P 2p进行分析拟合（见图8）。CBC的P 2p区域被拟合成两个峰，即CaHPO₄和PO₄^3-。由表征结果可知，在CBC吸附磷的过程中，生物炭表面的CaO会与磷酸根发生反应生成CaHPO₄，以及磷通过静电吸附在生物炭表面以PO₄^3-形式存在。MBC的P 2p区域可拟合成两个峰——Mg₃（PO₄）₂和HPO₄^2-，表明MBC通过MgO与P发生沉淀反应形成 Mg-P 沉淀物^〔30-31〕。

图8

图8 改性生物炭吸附磷后的P 2p XPS谱图

Fig. 8 XPS spectra of P 2p after adsorption of phosphorus on modified biochars

综上，MBC和CBC吸附磷的过程有不同特点：MBC吸附速率慢但对磷的吸附量大，CBC对磷的吸附速率快但吸附量小，并经历两个阶段。根据吸附动力学和吸附等温线模型结果，可知CBC对磷的吸附过程主要为非均相多层物理吸附作用，这与磷酸根在CBC孔道中扩散有关；结合XRD和XPS结果可知，CBC对磷的吸附依靠CaO颗粒与磷发生沉淀，生成CaHPO₄和Ca（H₂PO₄）₂。由SEM和BET结果可知，相比CBC-400，CBC-550具有更高的比表面积和更多的微孔结构，对磷的吸附性能更强。

MBC对磷的吸附过程分为两个阶段：第一阶段主要为表面扩散过程，吸附速率较快但吸附量小，准一级和准二级动力学模型都很好地拟合了这一阶段的吸附过程，表明该吸附过程是由扩散和化学吸附决定；第二阶段的吸附速率较慢但吸附量大，MBC对磷的吸附过程既有单层吸附，也有多层吸附，原因在于外部吸附位点逐渐达到吸附饱和，进入孔穴内部扩散和吸附反应阶段，根据XRD和XPS表征结果，该阶段主要发生沉淀反应，生成MgHPO₄和Mg₃（PO₄）₂。

由于MBC和CBC在吸附磷过程中呈现出不同特点，导致其对于不同初始浓度的磷表现出不同的吸附性能：CBC更适于吸附中低浓度的磷溶液，而MBC在中高浓度的磷溶液中吸附能力更强。

初始pH对MBC和CBC吸附效果的影响也不相同。MBC对磷的吸附量随着pH的升高而降低。这是由于pH提高会增加氢氧根的浓度，加剧与磷酸根离子对吸附位点的竞争。此外，作为三元酸，磷酸在酸性环境（pK_a1为2.10）中，H₃PO₄解离形成H₂PO₄^-；在中性及弱碱性条件下（pK_a2为7.20），H₂PO₄^-解离成HPO₄^2-〔13〕；强碱性（pK_a3为12.30）时，HPO₄^2-进一步解离成PO₄^3-。随着pH的升高，磷酸种类逐渐转变。由于H₂PO₄^-的扩散系数要大于HPO₄^2-，同时H₂PO₄^-的水合半径小于HPO₄^2-〔17〕，因此，相比HPO₄^2-，H₂PO₄^-更利于被生物炭吸附^〔12〕。

pH为3时CBC对磷的吸附效果反而最差，随着pH的升高而略微提高。这主要是因为CaO与磷酸根生成的CaHPO₄和Ca（H₂PO₄）₂沉淀在较低pH下易溶解，导致除磷性能下降。根据达到吸附平衡后的pH可知，不同初始pH条件下，MBC体系的最终pH都稳定在9~10，具有较强的缓冲能力，因此较低初始pH条件更有利于MBC的静电吸附。CBC吸附平衡后的pH随初始pH的增加而升高，对磷酸盐沉淀的生成也有利。

2.4 与其他吸附剂的比较

表7总结了不同吸附剂的理论最大吸附量。

表7 CBC、MBC与其他吸附剂的比较

Table 7 Comparison of CBC， MBC with other adsorbents

吸附剂	理论最大吸附量/（mg·g^-1）	文献
磁性氧化铁纳米颗粒	5.03	〔32〕
锆改性高岭石	9.58	〔33〕
水稻秸秆生物炭	9.78	〔4〕
铁改性小麦秸秆	10.10	〔34〕
锆/镁改性膨润土	13.00	〔35〕
松木屑生物炭	15.11	〔36〕
氢氧化镧改性活性炭纤维	15.30	〔37〕
镁改性花生壳	18. 96	〔12〕
氢氧化镧-天然沸石复合材料	44	〔3〕
钙改性苎麻生物炭	105.41	〔28〕
CBC-400	5.97	本研究
CBC-550	18.51	本研究
MBC-400	67.08	本研究
MBC-550	60.17	本研究

由表7可见，制备的改性生物炭中，MBC-400和MBC-550吸附性能较好，优于大多数吸附剂。同时，制备MBC和CBC所用的改性剂成本也较低，分别为6.10、5.77元/kg。鉴于我国拥有丰富的水稻秸秆资源^〔11〕，所制备的MBC和CBC作为吸附剂时有效且成本较低。

3 结论

（1）由表征结果可知，更高温度下制备的生物炭孔隙率高，比表面积大。钙、镁改性可使生物炭成功负载CaO和MgO，其比表面积、亲水性和含氧官能团显著提高，能明显改善生物炭结构，有助于对磷的吸附。

（2）MBC和CBC对磷的吸附呈现不同的特点：MBC吸附速率慢但对磷吸附量大，CBC吸附速率快但吸附量小。吸附动力学实验结果表明，CBC适于准一级动力学模型；MBC吸附磷的过程分两个阶段进行，第一阶段为表面扩散，第二阶段为吸附。根据Langmuir模型的拟合结果，MBC对磷的吸附能力更强，MBC-400和MBC-550对磷的理论最大吸附量分别为67.08、60.17 mg/g。CBC的除磷性能随初始pH的增大而略微上升，MBC则随pH增加而下降。

（3）CBC对磷的吸附作用包括非均相多层物理吸附，同时存在CaO与磷发生沉淀生成的CaHPO₄和Ca（H₂PO₄）₂。MBC除磷机理为MgO与磷酸盐发生反应，生成MgHPO₄和Mg₃（PO₄）₂颗粒。

综上所述，Mg/Ca浸渍改性生物炭可显著提高生物炭对磷的吸附能力，且成本低廉、环境友好，未来可作为缓释肥料应用到农业中，具有竞争力。

参考文献

原文顺序

文献年度倒序

文中引用次数倒序

被引期刊影响因子

[1]

P K

， BIFFINGER

J C

， FITZGERALD

L A

， et al.

A low power DC/DC booster circuit designed for microbial fuel cells

［J］. Process Biochemistry， 2012， 47（11）： 1620-1626. doi:10.1016/j.procbio.2011.06.003

[2]

TONG

Dongli

， ZHUANG

Jie

， LEE

， et al.

Concurrent transport and removal of nitrate， phosphate and pesticides in low-cost metal- and carbon-based materials

［J］. Chemosphere， 2019， 230： 84-91. doi:10.1016/j.chemosphere.2019.05.056

[3]

林建伟，王虹，詹艳慧，等.

氢氧化镧-天然沸石复合材料对水中低浓度磷酸盐的吸附作用

［J］. 环境科学， 2016， 37（1）： 208-219. doi:10.13227/j.hjkx.2016.01.028

LIN

Jianwei

， WANG

Hong

， ZHAN

Yanhui

， et al.

Adsorption of phosphate by lanthanum hydroxide/natural zeolite composites from low concentration phosphate solution

［J］. Environmental Science， 2016， 37（1）： 208-219. doi:10.13227/j.hjkx.2016.01.028

[4]

连神海，张树楠，刘锋，等.

不同生物炭对磷的吸附特征及其影响因素

［J］. 环境科学， 2021， 1-10.

LIAN

Shenhai

， ZHANG

Shunan

， LIU

Feng

， et al.

Phosphorus adsorption characteristics of different biochar and its influencing factors

［J］. Environmental Science， 2021， 1-10.

[5]

Kangning

， LIN

Fangyu

， DOU

Xiaomin

， et al.

Recovery of ammonium and phosphate from urine as value-added fertilizer using wood waste biochar loaded with magnesium oxides

［J］. Journal of Cleaner Production， 2018， 187： 205-214. doi:10.1016/j.jclepro.2018.03.206

[6]

SHEPHERD

J G

， JOSEPH

， SOHI

S P

， et al.

Biochar and enhanced phosphate capture： Mapping mechanisms to functional properties

［J］. Chemosphere， 2017， 179： 57-74. doi:10.1016/j.chemosphere.2017.02.123

[7]

JUNG

K W

， JEONG

T U

， HWANG

M J

， et al.

Phosphate adsorption ability of biochar/Mg-Al assembled nanocomposites prepared by aluminum-electrode based electro-assisted modification method with MgCl₂ as electrolyte

［J］. Bioresource Technology， 2015， 198： 603-610. doi:10.1016/j.biortech.2015.09.068

[8]

VENI

D K

， KANNAN

， EDISON

T N J I

， et al.

Biochar from green waste for phosphate removal with subsequent disposal

［J］. Waste Management， 2017， 68： 752-759. doi:10.1016/j.wasman.2017.06.032

[9]

ZENG

Zheng

， ZHANG

Songda

， LI

Tingqiang

， et al.

Sorption of ammonium and phosphate from aqueous solution by biochar derived from phytoremediation plants

［J］. Journal of Zhejiang University Science B， 2013， 14（12）： 1152-1161. doi:10.1631/jzus.b1300102

[10]

NOVAIS

S V

， OLIVEIRA ZENERO

M D

， TRONTO

， et al.

Poultry manure and sugarcane straw biochars modified with MgCl₂ for phosphorus adsorption

［J］. Journal of Environmental Management， 2018， 214： 36-44. doi:10.1016/j.jenvman.2018.02.088

[11]

王润之，何强，郭程晨，等.

稻秆生物炭负载Fe/Ca对化粪池中磷的吸附去除

［J］. 土木与环境工程学报， 2022. DOI：10.11835/j.issn.2096-6717.2021.265 .

WANG

Runzhi

， HE

Qiang

， GUO

Chengchen

， et al.

Adsorption of phosphorus in septic tank by rice straw biochar loaded with Fe/Ca

［J］. Journal of Civil and Environmental Engineering， 2022. DOI：10.11835/j.issn.2096-6717.2021.265 .

[12]

EUFRASIO PINTO

M D C

， SILVA D D

， AMORIM GOMES

A L

， et al.

Biochar from carrot residues chemically modified with magnesium for removing phosphorus from aqueous solution

［J］. Journal of Cleaner Production， 2019， 222： 36-46. doi:10.1016/j.jclepro.2019.03.012

[本文引用: 6]

[13]

JIANG

Yanhong

， LI

Anyu

， DENG

Hua

， et al.

Characteristics of nitrogen and phosphorus adsorption by Mg-loaded biochar from different feedstocks

［J］. Bioresource Technology， 2019， 276： 183-189. doi:10.1016/j.biortech.2018.12.079

[14]

龚宇鹏

芦苇改性生物质炭制备及用于太湖水生态修复的研究

［D］. 杭州：浙江大学， 2017.

GONG

Yupeng

Study on phragmites based biochar and its application in the ecological remediation of Tai lake

［D］. Hangzhou： Zhejiang University， 2017.

[15]

AL-WABEL

M I

， AL-OMRAN

， EL-NAGGAR

A H

， et al.

Pyrolysis temperature induced changes in characteristics and chemical composition of biochar produced from conocarpus wastes

［J］. Bioresource Technology， 2013， 131： 374-379. doi:10.1016/j.biortech.2012.12.165

[16]

WANG

Zhenyu

， ZHENG

Hao

， LUO

， et al.

Characterization and influence of biochars on nitrous oxide emission from agricultural soil

［J］. Environmental Pollution， 2013， 174： 289-296. doi:10.1016/j.envpol.2012.12.003

[17]

CUI

Xiaoqiang

， DAI

， KHAN

K Y

， et al.

Removal of phosphate from aqueous solution using magnesium-alginate/chitosan modified biochar microspheres derived from Thalia dealbata

［J］. Bioresource Technology， 2016， 218： 1123-1132. doi:10.1016/j.biortech.2016.07.072

[18]

RASHID

， PRICE

N T

， GRACIA PINILLA

M A

， et al.

Effective removal of phosphate from aqueous solution using humic acid coated magnetite nanoparticles

［J］. Water Research， 2017， 123： 353-360. doi:10.1016/j.watres.2017.06.085

[19]

Jianbo

， LIU

Huijuan

， LIU

Ruiping

， et al.

Adsorptive removal of phosphate by a nanostructured Fe-Al-Mn trimetal oxide adsorbent

［J］. Powder Technology， 2013， 233： 146-154. doi:10.1016/j.powtec.2012.08.024

[20]

YIN

Qianqian

， REN

Huaipu

， WANG

Ruikun

， et al.

Evaluation of nitrate and phosphate adsorption on Al-modified biochar： Influence of Al content

［J］. Science of the Total Environment， 2018， 631-632： 895-903. doi:10.1016/j.scitotenv.2018.03.091

[21]

LIAO

Taiwan

， LI

Ting

， SU

Xiangde

， et al.

La（OH）₃-modified magnetic pineapple biochar as novel adsorbents for efficient phosphate removal

［J］. Bioresource Technology， 2018， 263： 207-213. doi:10.1016/j.biortech.2018.04.108

[22]

王烽圣，许晓毅，时和敏，等.

Fe²⁺改性菖蒲生物炭制备及对水中磷的吸附特性

［J］. 环境工程学报， 2021， 15（11）： 3493-3503.

WANG

Fengsheng

， XU

Xiaoyi

， SHI

Hemin

， et al.

Preparation of Fe²⁺ modified calamus biochar and its adsorption characteristics towards phosphorus from aqueous solutions

［J］. Chinese Journal of Environmental Engineering， 2021， 15（11）： 3493-3503.

[23]

ODEH

A O

Qualitative and quantitative ATR-FTIR analysis and its application to coal char of different ranks

［J］. Journal of Fuel Chemistry and Technology， 2015， 43（2）： 129-137. doi:10.1016/s1872-5813(15)30001-3

[24]

AHMAD

， LEE

S S

， DOU

， et al.

Effects of pyrolysis temperature on soybean stover- and peanut shell-derived biochar properties and TCE adsorption in water

［J］. Bioresource Technology， 2012， 118： 536-544. doi:10.1016/j.biortech.2012.05.042

[25]

NARDIS

B O

， FRANCA

J R

， CARNEIRO

J S D S

， et al.

Production of engineered-biochar under different pyrolysis conditions for phosphorus removal from aqueous solution

［J］. The Science of the total environment， 2022， 816： 151559-151559. doi:10.1016/j.scitotenv.2021.151559

[26]

KLOSS

， ZEHETNER

， DELLANTONIO

， et al.

Characterization of slow pyrolysis biochars： Effects of feedstocks and pyrolysis temperature on biochar properties

［J］. Journal of Environmental Quality， 2012， 41（4）： 990-1000. doi:10.2134/jeq2011.0070

[27]

BEKIARIS

， PELTRE

， JENSEN

L S

， et al.

Using FTIR-photoacoustic spectroscopy for phosphorus speciation analysis of biochars

［J］. Spectrochimica Acta Part a-Molecular and Biomolecular Spectroscopy， 2016， 168： 29-36. doi:10.1016/j.saa.2016.05.049

[28]

LIU

Shaobo

， TAN

Xiaofei

， LIU

Yunguo

， et al.

Production of biochars from Ca impregnated ramie biomass （Boehmeria nivea （L.） Gaud.） and their phosphate removal potential

［J］. RSC Advances， 2016， 6（7）： 5871-5880. doi:10.1039/c5ra22142k

[29]

杭嘉祥，李法云，梁晶，等.

镁改性芦苇生物炭对水环境中磷酸盐的吸附特性

［J］. 生态环境学报， 2020， 29（6）： 1235-1244.

HANG

Jiaxiang

， LI

Fayun

， LIANG

Jing

， et al.

The characteristics of phosphate adsorption in water environment by magnesium modified biochar from wetland reed

［J］. Ecology and Environmental Sciences， 2020， 29（6）： 1235-1244.

[30]

BARBAUX

， DEKIOUK

， LEMAGUER

， et al.

Bulk and surface analysis of a Fe-P-O oxydehydrogenation catalyst

［J］. Applied Catalysis A-General， 1992， 90（1）： 51-60. doi:10.1016/0926-860x(92)80247-a

[31]

HANAWA

， OTA M.

Calcium phosphate naturally formed on titanium in electrolyte solution

［J］. Biomaterials， 1991， 12（8）： 767-774. doi:10.1016/0142-9612(91)90028-9

[32]

YOON

S Y

， LEE

C G

， PARK

J A

， et al.

Kinetic， equilibrium and thermodynamic studies for phosphate adsorption to magnetic iron oxide nanoparticles

［J］. Chemical Engineering Journal， 2014， 236： 341-347. doi:10.1016/j.cej.2013.09.053

[33]

HUO

Jingwan

， MIN

Xiaopeng

， WANG

Yin

Zirconium-modified natural clays for phosphate removal： Effect of clay minerals

［J］. Environmental Research， 2021， 194： 110685. doi:10.1016/j.envres.2020.110685

[34]

蒋旭涛，迟杰.

铁改性生物炭对磷的吸附及磷形态的变化特征

［J］. 农业环境科学学报， 2014， 33（9）： 1817-1822. doi:10.11654/jaes.2014.09.020

JIANG

Xutao

， CHI

Jie

Phosphorus Adsorption by and Forms in Fe-modified biochar

［J］. Journal of Agro-Environment Science， 2014， 33（9）： 1817-1822. doi:10.11654/jaes.2014.09.020

[35]

LIN

Jianwei

， HE

Siqi

， ZHAN

Yanhui

， et al.

Evaluation of phosphate adsorption on zirconium/magnesium-modified bentonite

［J］. Environmental Technology， 2020， 41（5）： 586-602. doi:10.1080/09593330.2018.1505966

[36]

PENG

Feng

， HE

Piwen

， LUO

Yin

， et al.

Adsorption of phosphate by biomass char deriving from fast pyrolysis of biomass waste

［J］. Clean-Soil Air Water， 2012， 40（5）： 493-498. doi:10.1002/clen.201100469

[37]

ZHANG

Ling

， ZHOU

， LIU

Jianyong

， et al.

Phosphate adsorption on lanthanum hydroxide-doped activated carbon fiber

［J］. Chemical Engineering Journal， 2012， 185： 160-167. doi:10.1016/j.cej.2012.01.066