| 魏语馨,刘寛寛,陈嘉洋,王俊淇.Fe改性生物炭的Cd2+吸附性能及其环境可持续性评价[J].中国造纸学报,2026,41(2):61-71 |
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| Fe改性生物炭的Cd2+吸附性能及其环境可持续性评价 |
| Cd2+ Adsorption Properties of Fe-modified Biochar and Its Environmental Sustainability Evaluation |
| 投稿时间：2025-08-07 修订日期：2025-08-20 |
| DOI：10.11981/j.issn.1000-6842.2026.02.61 |
| 中文关键词: Fe改性生物炭 热解温度 Cd2+吸附 生命周期评价（LCA） |
| Key Words:Fe-modified biochar pyrolysis temperature Cd2+ adsorption life cycle assessment （LCA） |
| 基金项目:陕西地建-西安交大土地工程与人居环境技术创新中心开放基金（201912131-D6）。 |
| 作者 | 单位 | 邮编 | | 魏语馨* | 西安交通大学人居环境与建筑工程学院,陕西地建-西安交大土地工程与人居环境技术创新中心,陕西西安,710049 | 710049 | | 刘寛寛 | 西安交通大学人居环境与建筑工程学院,陕西地建-西安交大土地工程与人居环境技术创新中心,陕西西安,710049 | 710049 | | 陈嘉洋 | 西安交通大学人居环境与建筑工程学院,陕西地建-西安交大土地工程与人居环境技术创新中心,陕西西安,710049 | 710049 | | 王俊淇* | 西安交通大学人居环境与建筑工程学院,陕西地建-西安交大土地工程与人居环境技术创新中心,陕西西安,710049 | 710049 |
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| 中文摘要: |
| 本研究以杨木为原料，在不同热解温度与时间条件下制备生物炭（BC），并采用Fe浸渍-焙烧法进行改性，系统考察了Fe改性生物炭（Fe-BC）对Cd2+的吸附行为，同时结合生命周期评价（LCA），从全球变暖潜能、酸化潜能和生态毒性3个方面分析不同工艺路径的环境影响。结果表明，升高热解温度可显著提升Fe-BC的比表面积与吸附量，但其表面的含氧官能团数量减少，在600 ℃下制备的Fe-BC理论饱和吸附量为25.432 mg/g；LCA分析显示，400 ℃下热解30 min的工艺环境负担最小，去除1 mg Cd2+的全球变暖潜能仅0.10 kg CO2 eq，而高温工艺虽能增强Fe-BC的吸附性能，却会增加环境负担。 |
| Abstract: |
| In this study， poplar wood was used as the raw material to prepare biochar （BC） under various pyrolysis temperatures and times. Iron was introduced via an Fe impregnation-calcination method to modify the biochar. The adsorption behavior of Fe-modified biochar towards Cd²⁺ was systematically investigated. Additionally， a life cycle assessment （LCA） was conducted to analyze the environmental impacts of different process routes in terms of global warming potential， acidification potential， and ecological toxicity. The results showed that increasing pyrolysis temperature significantly enhanced specific surface area and adsorption capacity of Fe-modified biochar， while reducing the number of oxygen-containing functional groups on its surface. The theoretical saturated adsorption capacity of Fe-BC， prepared at 600 ℃， was 25.432 mg/g. LCA analysis revealed that the route of 400 ℃ and 30 min imposed the lowest environmental burden， removing 1 mg Cd2+ resulted in a global warming potential of only 0.10 kg CO2 eq， whereas the high-temperature pyrolysis processes enhanced the adsorption performance at the cost of higher environmental impacts. |
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