沙蒿提取液绿色制备纳米零价铁改性生物炭去除水中Cr(Ⅵ)

作     者：刁静茹 祝海玲 沈博峰 赵梦婷 周艳姿 马锋锋 蒋煜峰 

作者机构：兰州交通大学环境与市政工程学院 寒旱地区水资源综合利用教育部工程研究中心 

出 版 物：《中国环境科学》 (China Environmental Science)

年 卷 期：2025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] 07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0702[理学-物理学] 

基　　金：甘肃省教育厅高校科研创新平台重大培育项目(2024CXPT-14) 兰州交通大学-天津大学联合创新基金项目(2022069) 甘肃省自然科学基金资助项目(23JRRA874) 甘肃省高等学校创新基金项目(2021B-102) 

主　　题：沙蒿 绿色合成 Cr(Ⅵ) 生物炭 纳米零价铁 

摘      要：利用沙蒿和玉米秸秆废弃物，通过沙蒿提取液绿色还原得到纳米零价铁（nZVI）并负载在玉米秸秆生物炭上，得到复合材料CBC-nZVI，用以去除水中的Cr（Ⅵ）.考察了吸附动力学和热力学特征，以及pH值、投加量和共存离子对CBC-nZVI去除Cr（Ⅵ）的影响;利用SEM、FTIR、XRD和XPS对材料进行表征，进一步探究复合材料的除Cr（Ⅵ）机制.结果表明:CBC-nZVI对Cr（Ⅵ）的吸附动力学数据最适合用Elovich方程描述，颗粒内扩散为主要控速步骤;吸附等温线符合Freundlich模型，吸附为自发的吸热熵增过程.CBC-nZVI对Cr（Ⅵ）的去除率随反应温度、材料投加量和溶液酸度的升高而增大，在适宜条件（温度为298K、pH为2、投加量1.0g/L）下对Cr（Ⅵ）(30mg/L)的去除率达100%;溶液中共存阳离子或阴离子均会不同程度地抑制吸附剂对Cr（Ⅵ）的去除，影响顺序分别为Cd2+Mg2+Ca2+Cu2+，CO32-Cl-NO3-SO42-.CBC-nZVI与Cr（Ⅵ）的反应机制主要包括静电吸附、化学还原、官能团吸附和沉淀吸附等过程.nZVI将吸附在材料上的Cr（Ⅵ）还原为Cr（Ⅲ），再通过表面官能团络合和形成Cr（Ⅲ）-Fe（Ⅲ）共沉淀的方式将其去除.负载后nZVI与CBC在复合材料去除Cr（Ⅵ）的过程中表现出协同作用.研究结果可为蒿草和秸秆废弃物的资源化利用以及Cr（Ⅵ）污染的绿色治理提供一定的理论依据.