生物炭负载纳米氯磷灰石复合材料对U(Ⅵ)的吸附性能及机理

作     者：史妮静 谢水波 张澜涛 姜培烜 麦颖清 胡恋 

作者机构：南华大学土木工程学院 南华大学污染控制与资源化技术湖南省重点实验室 湖南省农林工业勘察设计研究总院 

出 版 物：《精细化工》 (Fine Chemicals)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

基　　金：湖南省自然科学基金项目(2021JJ30579) 湖南省研究生科研项目(CX20230972) 

主　　题：U(VI) 生物炭 氯磷灰石 生物炭负载纳米氯磷灰石 腐植酸 水处理技术 

摘      要：玉米芯经高温(500 ℃)限氧制备生物炭(BC)，采用共沉淀法将BC负载以CaCl2·2H2O和Na3PO4·12H2O为原料制备的纳米氯磷灰石(nClAP)，制备了复合吸附材料(BC/nClAP)，用于对水体中U(Ⅵ)的吸附。采用XRD、FTIR、XPS对BC/nClAP进行了表征。在初始铀质量浓度为5 mg/L下，考察了pH、BC/nClAP投加量、吸附时间、腐植酸(HA)对BC/nClAP吸附U(Ⅵ)性能的影响，探讨了BC/nClAP对U(Ⅵ)的吸附机理。结果表明，BC/nClAP投加量为0.1 g/L，pH＝4.0，吸附时间2 h的最佳条件下，BC/nClAP对U(Ⅵ)的去除率高达99.7%，吸附容量为49.45 mg/g；质量浓度5 mg/L的HA显著影响BC/nClAP对U(Ⅵ)的吸附效果，并可将吸附平衡时间从30 min缩短至5 min以内；无论HA是否存在，BC/nClAP对U(Ⅵ)的吸附过程均符合准二级动力学方程和Langmuir等温吸附模型，表明此吸附过程是单分子层化学吸附；BC/nClAP对U(Ⅵ)吸附机理主要包括溶解-沉淀及生物炭表面含氧官能团的络合作用，BC/nClAP表面的活性官能团参与了络合反应，其中磷酸基团起到关键作用；HA会抢占BC/nClAP上的吸附位点，并与U(Ⅵ)形成游离在水中U-HA复合物，从而改变了U(Ⅵ)和BC/nClAP表面相互作用。