生物炭改性材料的制備及其對水體中六價鉻的吸附機理研究.pdf

1、本研究以水葫蘆生物質(zhì)為原料，制備了易于分離的磁性生物炭(MB)以及利用殼聚糖對磁性生物炭進行改性制備了磁性生物炭/殼聚糖復(fù)合材料(CMB)，并且研究了CMB對水溶液中Cr(Ⅵ)的去除研究機理。
　　生物炭具有比表面積大、富含碳素、離子交換量高以及孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達等獨特的物理化學(xué)性質(zhì)，是用來去除水體中污染物的有效吸附劑。但是生物炭粉末顆粒較細，很難從水溶液中快速分離出來。因此本文通過熱解法將磁性納米粒子鑲嵌到原始生物炭中，使得原始生物炭

2、具有磁性，從而易于從水溶液中分離出來。在氮氣流中600℃煅燒熱解利用FeCl3溶液浸泡的水葫蘆生物質(zhì)，最終得到磁性水葫蘆生物炭(MB)。MB的紅外光譜圖顯示出576.8cm-1特征峰，該特征峰表明γ-Fe2O3納米粒子成功的鑲嵌到原始生物炭中。另外，由MB的磁化曲線分析得到其磁滯回線呈S型，飽和磁化強度（Ms）是11.60emu/g，這一磁化強度足夠使用永久性磁鐵把MB從水溶液中分離出來。該方法制備磁性生物炭(MB)簡單易行，且使用的化

3、學(xué)試劑較少，制備過程對環(huán)境幾乎不產(chǎn)生污染。
　　然后利用殼聚糖對上述過程制備的磁性生物炭(MB)進行改性，制備磁性生物炭/殼聚糖復(fù)合材料(CMB)。并對其進行掃描電鏡(SEM)、傅里葉紅外光譜(FTIR)、X射線光電子能譜(XPS)、磁性能(VSM)、孔徑(BET)以及Zeta表面電位等表征分析。由吸附Cr(Ⅵ)前CMB的XPS分析證明了CMB表面官能團與殼聚糖改性前的MB有很大不同，并且吸附Cr(Ⅵ)后CMB的XPS分析顯示Cr

4、(Ⅵ)被吸附于CMB表面。磁性能分析得到CMB的飽和磁化強度（Ms）同樣為11.60emu/g，該值等于磁性生物炭(MB)的飽和磁化強度，這說明改性過程未改變磁性生物炭(CMB)的磁性能。CMB對Cr(Ⅵ)的吸附效果顯著，對Cr(Ⅵ)的最大吸附量可達到120mg/g，是原始生物炭(B)對Cr(Ⅵ)吸附量的4倍。批量實驗研究證明了CMB對Cr(Ⅵ)的動力學(xué)模型符合二級動力學(xué)模型，等溫線符合Langmuir模型，熱力學(xué)實驗表明CMB對水溶液