铁镧改性小麦秸秆生物炭（Fe/La–XM）同步高效吸附砷氟的作用机制与地下水修复应用

本研究通过铁镧双金属改性小麦秸秆生物炭（Fe/La–XM），实现地下水砷（As）氟（F）污染的高效协同吸附。材料在5小时内达到吸附平衡，对As和F的吸附容量分别提升128倍和33倍，最高去除率达98%。其机制涉及静电作用、化学吸附（LaF3生成、Fe–O–As配位）及离子交换（CO32-竞争），实际地下水测试中砷氟浓度均满足国家灌溉与饮用水标准（GB 5084-2021/GB 5749-2022），为农业废弃物资源化与污染治理提供技术支撑。

　　

Section snippets

Preparation of Modified biochar(Fe/La-XM)

小麦秸秆采集自新疆呼图壁县农场，经去离子水清洗、破碎过筛（60目）后，于马弗炉中500°C热解2小时（升温速率20°C/min）制备原始生物炭（XM）。随后通过铁镧溶液浸渍与磁力搅拌改性，获得Fe/La–XM复合材料。

Physical and chemical properties of XM and Fe/La–XM

图2a、b、d、e显示：XM具有明显孔隙结构且表面光滑，而Fe/La–XM的孔数量和孔径显著增加，表明改性深入材料内部。SEM-EDS图谱（图1c、f、d、h）证实材料表面存在7%铁（Fe）和4%镧（La），表明铁镧成功负载。

Conclusions

(1) Fe/La–XM为介孔材料，具备优异表面结构，其BET比表面积较XM提升3.9倍，孔径扩大32%。动力学研究表明砷氟吸附符合伪二级动力学方程，受颗粒内扩散、表面吸附等多机制控制。等温线拟合符合Langmuir模型，揭示单分子层吸附特性。