核桃青皮制備高含氧量多孔炭及其對(duì)Ni2+的吸附性能

余健星，余謨鑫，2，蒯 樂，朱博文

（1.安徽工業(yè)大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院,馬鞍山243000；2.中鋼天源股份有限公司,馬鞍山243000）

隨著新能源汽車和電動(dòng)車的普及，動(dòng)力電池的正極開始廣泛使用高鎳的三元材料，其中高能量密度的NCM811電池備受關(guān)注［1］.但是處理廢舊的NCM811電池過程中會(huì)產(chǎn)生大量高濃度和低濃度的Ni2+，Co2+，Mn2+廢液，這些重金屬離子可以和生物酶的非活性位點(diǎn)結(jié)合，破壞生物酶的活性位點(diǎn)，導(dǎo)致生物重金屬中毒，引起炎癥、神經(jīng)衰弱癥、系統(tǒng)紊亂和癌癥等疾病［2］.采取有效、綠色且經(jīng)濟(jì)的處理工藝對(duì)重金屬離子廢棄物進(jìn)行處理，減少廢水中重金屬污染，并回收利用重金屬已成為環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的重要研究課題.

目前，主要采用化學(xué)沉淀法、離子交換法、膜分離法、電化學(xué)法和吸附法等對(duì)重金屬離子的廢水進(jìn)行處理，這些方法中吸附法相對(duì)于其它方法具有操作更加簡便、吸附容量更大和可再生循環(huán)使用等優(yōu)勢(shì)，從而備受關(guān)注［3］. 吸附法的核心是吸附劑. 沸石［4］、離子交換樹脂［5］、殼聚糖［6］和多孔炭［7］等吸附劑對(duì)于重金屬離子均有一定的吸附能力，其中多孔炭材料吸附劑有更大的吸附容量，易脫附再生且更加經(jīng)濟(jì)［8］. 如Huang等［9］利用改性商品炭對(duì)有色玻璃廢棄物中Ni2+的最大吸附量為35.39 mg/g.Balog等［10］制備的原始和氧化的N摻雜多孔碳納米管對(duì)Ni2+的最大吸附量分別為25.8和29.2 mg/g，說明氧含量的提高有利于提高其吸附量.Arukkani［11］對(duì)多孔炭進(jìn)行改性后對(duì)Ni2+的最大吸附量為68.1 mg/g.生物質(zhì)炭材料具有較大的比表面積、發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)、豐富的含氧官能團(tuán)等特點(diǎn)，作為炭材料吸附重金屬有天然優(yōu)勢(shì). 徐建玲等［12］利用聚乙烯亞胺（PEI）功能化秸稈生物炭對(duì)水中Cr6+進(jìn)行吸附.Ko?odyńska等［13］研究了生物質(zhì)炭（BC）和商業(yè)炭（AC）吸附Pb2+，Cd2+，Cu2+，Zn2+和Co2+，雖然BC的比表面積（115.5 m2/g）遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于AC，但是在pH=5時(shí)，BC對(duì)上述5種離子最大吸附量分別為37.80，33.90，24.92，23.26和20.23 mg/g，而AC幾乎沒有吸附效果.BC結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，含有大量的含氧官能團(tuán)，表面帶有負(fù)電荷，有很強(qiáng)的離子交換能力.

中國核桃的產(chǎn)量位居世界第一，核桃青皮是生產(chǎn)核桃副產(chǎn)的一種農(nóng)林廢棄物，相對(duì)容易收集.核桃青皮含有大量的木質(zhì)素、纖維素、單寧和色素等［14］.利用核桃青皮制備生物質(zhì)炭材料吸附金屬離子具有較好的應(yīng)用前景.本文將核桃青皮制備成炭材料，考察了其對(duì)Ni2+的吸附性能，并通過分析構(gòu)效關(guān)系闡明了吸附機(jī)理.

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑與儀器

硝酸鎳和硝酸（分析純），阿拉丁試劑（上海）有限公司；核桃青皮，由河南三門峽炸街果旗艦店提供；純水，由安徽工業(yè)大學(xué)提供.

Nicolet is 50型傅里葉變換紅外光譜儀（FTIR），分辨率為4.0 cm-1，掃描波長為400～4000 cm-1，美國Thermo ESCALAB公司；250型X射線光電子能譜（XPS），掃描范圍為0～1350 eV，美國Thermo ESCALAB公司；ICPS-7510 PLUS型電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀（ICP），日本島津公司；Nanosem430型掃描電子顯微鏡（SEM），美國FEI公司；3H-2000PS1型自動(dòng)氮?dú)馕絻x（BET），將樣品在200℃下處理4 h，測(cè)定多孔炭的比表面積和孔容等結(jié)構(gòu)參數(shù)，并運(yùn)用BET模型和BJH法進(jìn)行計(jì)算，貝士德儀器科技（北京）有限公司；GSL-1600X型高溫真空管式爐，合肥科晶材料技術(shù)有限公司.

1.2 核桃青皮炭的制備

將核桃青皮用蒸餾水洗滌數(shù)次，去除灰塵和雜質(zhì)，放入烘箱在100℃下干燥48 h，將干燥后的核桃青皮用電動(dòng)粉碎機(jī)粉碎，過100目篩，得到核桃青皮粉.再稱取一定量核桃青皮粉與純水按質(zhì)量比1∶5混合，攪拌1 h，放入內(nèi)襯為聚四氟乙烯的高壓反應(yīng)釜中，于200℃反應(yīng)16 h，得到核桃青皮炭前驅(qū)體.將核桃青皮炭前驅(qū)體放入高溫真空管式爐，以40 mL/min流速通入高純氮?dú)庾鞅Ｗo(hù)氣，升溫至不同溫度（700，750和800℃）并保溫180 min，冷卻，研磨所得炭材料，過100目篩，得到的核桃青皮炭記為HBCx，其中x代表活化終溫度.

1.3 吸附實(shí)驗(yàn)

在純水中溶解硝酸鎳，配制不同濃度的Ni2+溶液，用0.1 mol/L HNO3調(diào)節(jié)pH=6.00，與炭材料HBCx混合，研究其吸附等溫線、吸附動(dòng)力學(xué)和動(dòng)態(tài)吸附過程.

1.3.1 吸附等溫線 在25℃下，向50 mL不同濃度（25，50，100，200，300，400，600 mg/L）Ni2+溶液中分別添加30 mg HBCx，在1440 min后取一定量溶液，測(cè)量吸附后的濃度，研究炭材料吸附等溫線.HBCx對(duì)金屬離子的吸附量qt（mg/g）和去除率η（%）用下式計(jì)算［15，16］：

式中，qt為吸附時(shí)間t（min）時(shí)吸附劑對(duì)吸附質(zhì)的吸附量（mg/g）；c0為溶液開始時(shí)吸附質(zhì)的濃度（mg/L）；ct為吸附時(shí)間t時(shí)吸附質(zhì)的濃度（mg/L）；V為吸附質(zhì)的體積（L）；m為吸附質(zhì)的質(zhì)量（g）.

為了研究單組分體系條件下，炭材料對(duì)于金屬離子的吸附機(jī)理，分別使用Langmuir和Freundlich吸附等溫方程進(jìn)行擬合［16，17］：

式中，ce為吸附質(zhì)在溶液中的濃度（mg/L）；qe為單位質(zhì)量吸附劑的吸附量（mg/g）；Q為吸附達(dá)到平衡時(shí)單層的最大吸附量（mg/g）；KL為表面吸附親和性常數(shù)（L/mg）；KF為吸附劑相關(guān)的吸附能力常數(shù).

1.3.2 吸附動(dòng)力學(xué) 在25℃下，將300 mg HBCx加入裝有500 mL 100 mg/L Ni2+溶液的燒杯中，放入恒溫振蕩搖床.在10，30，60，120，240，480，960和1440 min時(shí)分別取一定量的溶液，測(cè)量吸附后的濃度，研究炭材料的吸附動(dòng)力學(xué)；為了研究單組分體系條件下炭材料對(duì)于金屬離子的吸附機(jī)理，分別使用準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)和準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型對(duì)吸附數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合［18，19］：

式中，K1為擬一級(jí)吸附速率常數(shù)（min—1）；K2為擬二級(jí)吸附速率常數(shù)（g·mg—1·min—1）.

1.3.3 動(dòng)態(tài)吸附 在25℃，不同流速（1和2 mL/min）條件下研究炭材料HBCx的動(dòng)態(tài)吸附過程.向長10 cm、內(nèi)徑0.8 cm玻璃材質(zhì)的吸附柱中加入30 mg HBC800，上下兩端用脫脂棉花固定，由初始溶液端開始（50 mg/L Ni2+），由蠕動(dòng)泵將溶液泵入吸附柱，溶液由下端進(jìn)入吸附柱，從上端流出，再進(jìn)入收集裝置，過濾，測(cè)量溶液中金屬離子濃度，進(jìn)行穿透曲線實(shí)驗(yàn).

2 結(jié)果與討論

2.1 SEM分析

圖1是HBCx和HBC800吸附Ni2+后的SEM照片.如圖1（A）～（C）所示，隨著最終活化溫度的升高，內(nèi)部炭骨架被拉伸，孔道被擴(kuò)大，使其比表面積增大.大量的大孔（約2 μm）均勻地分布在HBCx上，這樣的大孔有利于金屬離子在炭材料表面和內(nèi)部的轉(zhuǎn)移.隨著活化溫度的升高，炭材料表面變得更加粗糙，孔道也更加明顯，有更多的活性官能團(tuán)暴露在炭材料表面，這些均是有利于吸附金屬離子的結(jié)構(gòu)［20］.另外，HBCx表面呈現(xiàn)出褶皺狀形貌，褶皺區(qū)域具有較高的表面能，有利于吸附過程［21］.如圖1（D）所示，HBC800吸附Ni2+后，材料表面顯示不同程度的堆積，孔道被堵塞，這種形貌的變化一方面可能是由于炭材料孔道內(nèi)部吸附大量的Ni2+和炭材料表面的化學(xué)基團(tuán)與Ni2+的絡(luò)合形成較強(qiáng)的膠黏力；另一方面，炭材料中的無機(jī)鹽和電離出的OH—會(huì)導(dǎo)致金屬鹽沉積或者是金屬氫氧化物的沉淀附著在炭材料表面［22］.

Fig.1 SEM images of the samples HBC700(A),HBC750(B),HBC800(C)and HBC800?Ni2+(D)

2.2 BET分析

圖2為不同活化溫度制備的HBCx的吸附-脫附曲線及孔徑分布圖，由圖2（A）可知，在0～0.2相對(duì)壓力下，HBCx對(duì)氮?dú)獾奈搅靠焖僭黾?，說明有小于2 nm的微孔存在；在相對(duì)壓力較高情況下，吸附和脫附曲線不再重合，二者出現(xiàn)了明顯的滯后環(huán)現(xiàn)象，為Ⅰ型和Ⅳ型等溫線特征的結(jié)合，說明存在一定量的微孔和中孔.根據(jù)BJH（Barrett-Joyner-Halenda）法計(jì)算的孔徑分布圖說明孔徑主要分布于0.5～2 nm和2～10 nm范圍內(nèi)［圖2（B）］，表明HBCx具有分級(jí)的多孔結(jié)構(gòu).金屬離子在水溶液中會(huì)形成金屬離子的水合物，Ni2+水合半徑約為0.4 nm，大微孔和小中孔有利于吸附進(jìn)行［23］.前期研究［24］中未經(jīng)過水熱過程直接高溫活化的核桃青皮炭材料比表面積極小，沒有微孔和中孔孔容，不利于吸附過程.

Fig.2 N2adsorption?desorption isotherms(A)and pore size distributions(B)of the samples

表1列出了不同HBCx的比表面積（SBET）和平均孔徑（Dap）.從表1可見，隨著最終活化溫度的升高，所制備的多孔炭比表面積不斷增加，平均孔徑減小.其中，HBC800比表面積可達(dá)94.39 m2/g.

Table 1 Specific surface area and pore structure parameters of HBCx*

2.3 FTIR分析

圖3是HBCx吸附Ni2+前后的FTIR譜圖.在FTIR譜圖中有大量的吸收峰，說明HBCx上存在大量的化學(xué)官能團(tuán).圖中3420 cm—1處是自由氨基（—NH2）和羥基鍵（—OH）伸縮振動(dòng)峰，吸附后樣品HBC800的峰強(qiáng)明顯減弱，分子間的氫鍵作用力減弱，可能是—NH2和—OH活性位被Ni2+占據(jù)，吸附過程存在離子交換作用；1625 cm—1處的吸收峰對(duì)應(yīng)—C=O鍵的伸縮振動(dòng)，吸附前后峰強(qiáng)度有輕微減弱和偏移，可能是—COOH中H+與Ni2+發(fā)生離子交換；1448 cm—1處的吸收峰對(duì)應(yīng)芳香族化合物的伸縮振動(dòng)，吸附前后峰強(qiáng)度均有明顯的減弱和偏移，可能是由于芳香族化合物提供的π電子與Ni2+形成能量較小的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)；1070 cm—1處的吸收峰對(duì)應(yīng)脂基、酸酐等官能團(tuán)的伸縮振動(dòng)；875 cm—1處的吸收峰對(duì)應(yīng)吡啶和雜環(huán)化合物中C—H鍵的伸縮振動(dòng)，可能是Ni2+與官能團(tuán)的離子交換引起的［25～27］.

Fig.3 FTIR spectra of HBC700(a),HBC750(b),HBC800(c)and HBC800?Ni2+(d)

2.4 XPS分析

圖4（A）和（B）為不同活化溫度制備的HBCx吸附Ni2+前后的XPS全譜圖，HBCx含有大量的C，N和O元素.吸附Ni2+后HBCx的XPS譜圖上均出現(xiàn)了明顯的Ni2p峰，說明材料對(duì)Ni2+有優(yōu)良的吸附性能.

由表2可知，隨著最終活化溫度的升高，HBCx的C含量減少，O含量增加，N含量先減少后增加，這可能是由于溫度升高，使木質(zhì)素碳化骨架斷裂，損失部分的含N官能團(tuán)，纖維素和半纖維素碳化組成的填充物暴露在炭材料的表面，其上有更多的含O官能團(tuán)，從而使O含量增加；隨著溫度的進(jìn)一步升高，炭材料內(nèi)部的填充物更多地暴露，其上的有機(jī)官能團(tuán)更多，同時(shí)提高了N，O含量.HBC800的O，N含量最高，分別為21.24%和3.77%，由此可知，HBC800中含N和O官能團(tuán)較多，有利于吸附.而同類型生物質(zhì)炭材料氧含量僅為10%～20%［28］.

Fig.4 XPS spectra of the samples

Table 2 Element contents or organic functional groups of XPS analysis

在吸附Ni2+后材料含氧量增加［見圖4（C）和（E）］，有以下4種可能原因：HBCx有機(jī)官能團(tuán)和Ni2+的水合離子發(fā)生了化學(xué)吸附，形成較強(qiáng)的作用力；材料中的無機(jī)成分與Ni2+反應(yīng)形成沉淀；炭材料電離出的OH-形成Ni（OH）2沉淀使其附著在材料表面，增加了材料的含氧量；XPS表征主要是表面成分分析，因此表面組分的變化對(duì)其結(jié)果影響較大.從圖4（D）和（F）中可以明顯看出，吸附前后N的峰強(qiáng)度差別較大，這主要有以下2種可能：N元素形成的官能團(tuán)參加了反應(yīng)，可能是HBCx上—NH2等含氮官能團(tuán)與金屬離子發(fā)生離子交換，使材料表面氮元素含量減少［29］；由于引入Ni2+，N元素含量相對(duì)減少.由表2可知，吸附Ni2+后N元素含量下降到2.75%，說明由N元素組成的基團(tuán)在Ni2+吸附過程中主要是起離子交換作用.HBC800吸附Ni2+后O1s含量增陋就簡加至30.10%，說明由O元素組成的基團(tuán)在吸附過程中主要起到共沉淀作用，形成絡(luò)合物和氫氧化物，附著在炭材料表面.在吸附Ni2+后的材料表面鎳元素含量增加，說明Ni2+吸附主要依靠材料表面官能團(tuán)與其進(jìn)行絡(luò)合反應(yīng)或者共沉淀［30］.從上述Ni2+吸附前后元素含量的變化，說明HBCx表面官能團(tuán)的性質(zhì)有利于吸附Ni2+.

2.5 吸附性能研究

2.5.1 吸附等溫線 圖5（A）～（C）分別為HBCx對(duì)Ni2+的吸附等溫曲線、Langmuir模型和Freundlich模型擬合曲線.可見，3種生物質(zhì)炭材料對(duì)Ni2+的吸附均有較好的效果，等溫線的初始斜率均比較高.Ni2+初始濃度較低時(shí)，生物質(zhì)炭表面有大量的活性位點(diǎn)，只有部分的活性位點(diǎn)被占據(jù)，此時(shí)生物質(zhì)炭對(duì)于Ni2+的吸附量相對(duì)較低，對(duì)Ni2+的去除率接近100%.隨著溶液初始濃度的增加，生物質(zhì)炭表面的活性位點(diǎn)被完全占據(jù)，孔道內(nèi)部的活性位點(diǎn)開始進(jìn)行吸附，此時(shí)生物質(zhì)炭對(duì)于Ni2+的吸附量相對(duì)較高，對(duì)金屬離子的去除率逐漸減小.隨著溶液初始濃度的進(jìn)一步增加，孔道內(nèi)部的活性位點(diǎn)也被逐漸填滿，達(dá)到吸附平衡，此時(shí)生物質(zhì)炭對(duì)Ni2+的吸附量相對(duì)最高，對(duì)Ni2+的去除率最小.繼續(xù)增加Ni2+濃度也不會(huì)改變其吸附量，此時(shí)的最大吸附量與炭材料自身的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)有關(guān)，其中炭材料所含有機(jī)官能含量和比表面積為主要因素.

Fig.5 Adsorption isotherm analysis

從表3中Langmuir和Freundlich模型的擬合參數(shù)可知，Langmuir模型擬合效果優(yōu)于Freundlich模型.Langmuir吸附模型擬合的相關(guān)性系數(shù)（R）皆大于0.995，說明HBCx吸附Ni2+主要為單分子層吸附，即吸附以化學(xué)吸附為主，也存在層間擴(kuò)散的多分子層吸附.HBC800對(duì)Ni2+的理論吸附量（qm）高達(dá)127.39 mg/g.Freundlich模型擬合的1/n均小于1，說明該吸附過程是一個(gè)易于吸附的過程.HBCx對(duì)于低濃度（25 mg/L）的Ni2+溶液吸附后通過ICP（對(duì)Ni2+檢出限為0.008 mg/L）進(jìn)行檢測(cè)為未檢出，因此，HBCx對(duì)Ni2+溶液去除率接近100%，達(dá)到國際上含鎳廢水的可排放標(biāo)準(zhǔn)［31］.

Table 3 Parameters of Langmuir and Freundlich model for the adsorption of Ni2+on HBCx

2.5.2 吸附動(dòng)力學(xué) 圖6（A）～（C）分別為HBCx對(duì)Ni2+的吸附動(dòng)力學(xué)曲線、擬一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型和擬二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型擬合曲線.由圖6可知，HBCx對(duì)Ni2+的吸附速率很快，在200 min左右基本達(dá)到平衡.在吸附初期，因?yàn)樯镔|(zhì)炭表面有大量的活性位點(diǎn)，只有表面部分的活性位點(diǎn)被占據(jù)，此時(shí)生物質(zhì)炭對(duì)于Ni2+的吸附量相對(duì)較低，對(duì)金屬離子的去除率較小.隨著時(shí)間的延長，生物質(zhì)炭表面的活性位點(diǎn)被完全占據(jù)，孔道內(nèi)部的活性位點(diǎn)開始進(jìn)行吸附，此時(shí)生物質(zhì)炭對(duì)Ni2+的吸附量相對(duì)較高，對(duì)Ni2+的去除率逐漸增大.隨著時(shí)間的進(jìn)一步延長，孔道內(nèi)部的活性位點(diǎn)也被逐漸填滿，此時(shí)達(dá)到吸附平衡，此時(shí)生物質(zhì)炭對(duì)Ni2+的吸附量相對(duì)最高，對(duì)金屬離子的去除率最大，繼續(xù)延長吸附時(shí)間也不會(huì)改變其吸附量.

Fig.6 Adsorption kinetics analysis

由表4中的吸附動(dòng)力學(xué)擬合參數(shù)可見，準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型的相關(guān)系數(shù)R2遠(yuǎn)大于準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型，從圖6中也可見，實(shí)驗(yàn)結(jié)果能夠用準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型很好地進(jìn)行模擬，它們的相關(guān)系數(shù)R2均大于0.998，且理論計(jì)算所得值與實(shí)驗(yàn)值十分接近，所以該吸附過程吸附速率主要由化學(xué)吸附所控制.

Table 4 Adsorption kinetics parameters for Pseudo-first-order model and Pseudosecond-order model of Ni2+on HBCx

2.5.3 動(dòng)態(tài)吸附 圖7為HBC800在不同流速（1，2 mL/min）時(shí)對(duì)Ni2+的吸附穿透曲線.流速為1 mL/min時(shí)HBC800對(duì)Ni2+的穿透時(shí)間為12 min，耗竭時(shí)間為70 min；流速為2 mL/min時(shí)，穿透時(shí)間為18 min，耗竭時(shí)間為128 min.HBC800對(duì)Ni2+有優(yōu)良的吸附性能，有將其用于工業(yè)處理Ni2+實(shí)踐的可能.

Fig.7 Breakthrough curve for Ni2+dynamic adsorp?tion on HBC800

2.6 吸附機(jī)理分析

Scheme 1為HBC800對(duì)Ni2+吸附機(jī)理圖.由上面的表征分析和吸附實(shí)驗(yàn)可知，HBC800具有高度芳香化和雜環(huán)化的結(jié)構(gòu)，金屬陽離子與HBC800中的π電子相互作用，一些化學(xué)官能團(tuán)可與Ni2+發(fā)生離子交換，形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，這與吸附過程主要由化學(xué)吸附所控制的結(jié)論一致.離子交換、共沉淀和靜電吸附等可能是Ni2+在HBC800上的吸附機(jī)制，其吸附機(jī)理如下式所示：

Scheme 1 Adsorption mechanism of Ni2+on HBC800

2.7 與其它吸附劑的比較

表5列出了不同吸附劑在最佳條件下對(duì)Ni2+的最大吸附量.與其它炭類吸附劑和合成類吸附劑相比，本文所制備HBC800對(duì)Ni2+的最大吸附量是其它吸附劑的2～5倍.所制備的吸附劑為每千克13元，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其它吸附劑的制備成本.從吸附效果和速率上看，本文所制備的吸附劑實(shí)用性要高于其它類吸附劑.因此，本文所制備的炭材料是一種經(jīng)濟(jì)、高效且環(huán)保的吸附劑.

Table 5 Adsorption capacity of different adsorbents for Ni2+

3 結(jié) 論

廢舊鋰電池處理過程中會(huì)產(chǎn)生大量的含鎳廢水，為了制備廉價(jià)的吸附劑，以核桃青皮為原料，先用水熱法制備其炭前驅(qū)體，然后以不同的最終活化溫度得到生物質(zhì)炭（HBCx）.采用SEM，F(xiàn)TIR，BET和XPS等手段對(duì)HBCx進(jìn)行了表征，并考察了其對(duì)廢舊電池廢水中高濃度和低濃度Ni2+的吸附性能.SEM和BET表征結(jié)果表明，大量的大孔（約2 μm）均勻地分布在HBCx上，HBCx具有分級(jí)多孔結(jié)構(gòu)，當(dāng)活化溫度為800℃，所得HBC800樣品的比表面積為94 m2/g，平均孔徑為4.07 nm.FTIR和XPS表征結(jié)果表明，炭材料表面含氧和含氮官能團(tuán)豐富，氧含量高達(dá)21.24%（摩爾分?jǐn)?shù)），可與Ni2+發(fā)生離子交換或共沉淀，這些基團(tuán)有利于吸附過程.所制備的多孔炭對(duì)廢液中低濃度的Ni2+去除率接近100%，表現(xiàn)出優(yōu)異的吸附性能；Langmuir等溫模型能很好地描述HBCx對(duì)Ni2+的吸附過程，HBC800對(duì)Ni2+的最大理論吸附量高達(dá)127.39 mg/g.吸附動(dòng)力學(xué)結(jié)果表明，該吸附過程遵循準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程，表明吸附速率主要受化學(xué)吸附控制.離子交換，共沉淀和靜電吸附等可能是重金屬離子在生物質(zhì)炭上的吸附機(jī)制.以上結(jié)果表明，該生物質(zhì)炭在含鎳金屬離子廢水治理上具有廣闊的應(yīng)用前景.