煤炭学报

作者：罗金志, 蔡燕燕, 俞缙, 严健辉, 黄俊峰,

关键词：重金属吸附, 生物炭, 磷镁硅掺杂, Mg-HAp-BC复合材料, 响应面法, 吸附机制,

铅(Pb2+)和铬(Cr3+)是2种常见的重金属污染物，广泛存在于电镀、矿产开采和工业废水中，对生态环境和人类健康构成严重威胁。传统的处理方法存在高成本、低效率及二次污染等问题，迫切需要开发一种高效、经济且环保的重金属去除技术。吸附法因其操作简便、成本低且不产生二次污染，成为一种重要的替代技术。制备了磷镁硅掺杂生物炭复合材料(Mg-HAp-BC)，通过引入氧化镁(MgO)和羟基磷灰石(HAp)，显著提高了生物炭在强酸性环境下的稳定性和吸附性能。采用响应面法优化了液固比(L/S)、pH及掺杂比例等因素，系统研究了这些因素对Mg-HAp-BC吸附性能的影响。试验结果表明：在液固比为0.05时，最佳掺杂质量比例(m(MgO)∶m(HAp) = 6.10∶7.99)下，复合材料对Pb2+和Cr3+的吸附表现出明显优势，尤其在低pH环境下，吸附速率快，表现为单层均匀吸附，而在高pH环境下，吸附过程变得更为复杂，涉及多层非均匀吸附。吸附机制分析显示，Mg-HAp-BC复合材料的吸附性能主要依赖于静电吸附、表面矿物修饰、π—π相互作用以及孔隙填充等多重机制。此外，复合材料在Cr3+的吸附过程中还可能涉及离子交换反应。综上所述，Mg-HAp-BC复合材料在不同pH条件下表现出优异的吸附性能，并展现出其在重金属污染治理中的应用潜力，具有广阔的环境适应性和实际应用前景。

来源：2026年第4期

《煤炭学报》期刊编辑部

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