This study examines phosphate (P(V)) sorption mechanisms in Miscanthus biochar, focusing on the effects of concentration, pH, and pyrolysis temperature. Biochars produced at 400 °C (B400) and 700 °C (B700) were analyzed using Freundlich isotherm and depth profiling X-ray photoelectron spectroscopy (DP-XPS). Four sorption mechanisms were identified: physisorption and C-P(V) complexes for both biochars, electrostatic bridging complex (EBC) in B400, and O-P(V) complexes in B700. B400 had higher sorption capacity but relied on weaker EBC, making it more prone to leaching, though it also provides greater P(V) availability for uptake. In contrast, B700 exhibited stronger inner-sphere, resulting in more stable retention. DP-XPS revealed internal enrichment of P(V) and changes in functional groups by pH. These findings indicate that pyrolysis and environmental conditions significantly influence P(V) retention characteristics, and that biochar can be tailored to balance P(V) availability and stability, thereby contributing to improved soil fertility and reduced leaching.

中文翻译：

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生物炭中的磷酸盐吸附机制：在 pH 值和热解条件下对多孔结构进行深度剖析的见解


本研究研究了芒草生物炭中磷酸盐 （P（V）） 的吸附机制，重点关注浓度、pH 值和热解温度的影响。使用 Freundlich 等温线和深度剖析 X 射线光电子能谱 （DP-XPS） 分析在 400 °C （B400） 和 700 °C （B700） 下生产的生物炭。确定了四种吸附机制：两种生物炭的物理吸附和 C-P（V） 复合物、B400 中的静电桥接复合物 （EBC） 和 B700 中的 O-P（V） 复合物。B400 具有更高的吸附容量，但依赖于较弱的 EBC，使其更容易浸出，尽管它也为吸收提供了更高的 P（V） 可用性。相比之下，B700 表现出更强的球内层，导致更稳定的保留。DP-XPS 揭示了 P（V） 的内部富集和 pH 值对官能团的变化。这些发现表明，热解和环境条件显着影响 P（V） 保留特性，并且可以定制生物炭以平衡 P（V） 的可用性和稳定性，从而有助于提高土壤肥力和减少浸出。