乙二酸四乙酸二钠盐改性枸杞杆生物炭对亚甲基蓝吸附性能

作     者：任艳娇 徐荣声 王萍 孙冬 耿万东 张海永 REN Yan-Jiao;XU Rong-Sheng;WANG Ping;SUN Dong;GENG Wan-Dong;ZHANG Hai-Yong

作者机构：宁夏大学新华学院银川750021 北方民族大学化学与化工学院银川750411 中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院北京100083 

出 版 物：《应用化学》 (Chinese Journal of Applied Chemistry)

年 卷 期：2024年第41卷第7期

页      面：1035-1046页

学科分类：081704[工学-应用化学] 07[理学] 070304[理学-物理化学(含∶化学物理)] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 0703[理学-化学] 

基　　金：2021年宁夏大学新华学院重点科研项目(No.21XHKY02) 2023年宁夏回族自治区高等学校科学研究项目(No.NYG2024230) 2024年宁夏大学新华学院科研项目(No.24XHKY13)资助 

主　　题：枸杞杆 H_(3)PO_(4)活化 乙二酸四乙酸二钠盐 亚甲基蓝吸附 

摘      要：以H_(3)PO_(4)为活化剂,通过高温炭化法将宁夏枸杞杆制备成生物质活性炭(CP),并利用乙二酸四乙酸二钠盐(EDTA-2Na)对其进行表面改性,得到氮掺杂活性炭(CPE)。利用比表面积分析(BET)、X射线衍射仪(XRD)、X射线光电子能谱分析仪(XPS)、傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)和扫描电子显微镜(SEM)技术手段研究其表面微观形貌和化学结构特性,阐明了EDTA-2Na的改性机理和CPE对亚甲基蓝的吸附机制。结果表明:EDTA-2Na的掺杂可以有效调控生物炭的孔结构和官能团,显著提升了生物炭的比表面积、孔结构和活性吸附位点。EDTA-2Na改性后的生物炭CPE(比表面积(816.47 m^(2)/g)、总孔体积(0.4925 cm^(3)/g)和平均孔径(2.41 nm))参数明显优于CP(比表面积(241.45 m^(2)/g)、总孔体积(0.1280 cm^(3)/g)和平均孔径(2.12 nm))的微观结构,表面形成较稳定的氨基(—NH—、—NH_(2)—)和吡咯结构氮,构成了对亚甲基蓝有较好吸附效果的活性表面生物质碳材料CPE。常温中性条件下,CPE对MB的最大吸附量为658.8 mg/g,较未进行N掺杂的生物碳CP(吸附量为358.2 mg/g)吸附率提升了83.92%。CPE对MB的等温吸附过程符合Langmuir模型(R^(2)=0.9896),吸附动力学符合准二级动力学模型(R2=0.99997),吸附过程主要以单分子层化学吸附为主,循环使用性能较好。