编号：CYYJ043224
篇名：钴锌铁氧体改性生物炭对水中结晶紫的吸附性能研究
作者：李易 郑芝佳 张梦霏 袁喜 黄应平 田海林 唐次来
关键词：生物炭 钴锌铁氧体 结晶紫 吸附动力学
机构：三峡大学生物与制药学院 三峡大学水利与环境学院 三峡库区生态环境教育部工程研究中心（三峡大学）
摘要：染料在生产和生活中广泛使用,导致环境中染料污染问题频发,尤其是水体,对生态系统和人体健康带来潜在危害。生物炭具有来源广泛且符合“双碳”的要求,被广泛用于环境污染治理。但由于原始生物炭的吸附能力差,且缺乏选择性。因此,对生物炭改性是最常用的方法。为了提高生物炭对染料结晶紫(CV)的吸附效果,研究以橙子皮为原料,通过共沉淀-热解法制备钴锌铁氧体改性的磁性生物炭(Co0.5Zn0.5Fe2O4@BC)。采用X射线衍射(XRD)、电子扫描显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、比表面积及孔径分析仪(BET)、Zeta电位仪对改性前后的生物炭进行详细表征。实验结果表明,改性后产生介孔结构,显著增加了材料的比表面积,而且增加了材料的表面正电荷,提高材料的pH适应性,从而促进生物炭对CV的吸附效果。通过批处理实验考察不同实验条件对Co0.5Zn0.5Fe2O4@BC吸附CV的影响,并对吸附动力学和吸附等温线进行拟合,发现Co0.5Zn0.5Fe2O4@BC对CV的吸附性能显著提高,去除率可达到99.64%,相较于单独的BC(41.94%)和Co0.5Zn0.5Fe2O4(26.78%)吸附能力显著增强。一级动力学和Langmuir模型更好地拟合吸附过程和吸附等温线。吸附过程是单层吸附,以物理吸附为主,最大吸附量为227.59 mg/g。Co0.5Zn0.5Fe2O4@BC在pH 5~11都能有效地吸附CV。常见的共存阴阳离子稍微促进Co0.5Zn0.5Fe2O4@BC对CV的吸附。在自来水和长江水中,吸附效果比纯水中好。这说明该材料具有很好的抗干扰能力。经过5次循环后对CV的去除率仍能达到69.75%。研究为CV污染水体的处理提供一种潜在材料,也为生物炭改性对染料废水的吸附提供一种新思路。
