Fe2O3/PC功能化复合多孔炭材料的制备及除磷机理

作者：曾凤美; 孙丰文^*; 孙恩惠^*; 杜静; 黄红英; 曲萍; 雍宬; 徐跃定

来源：环境科学学报, 2021, 41(09): 3487-3496.

DOI：10.13671/j.hjkxxb.2021.0037

• 生物炭
• Fe2O3
• 硅酸盐水泥
• 吸附

采用热活化法辅以加压超声浸渍技术将硅酸盐水泥颗粒(PC)和Fe2O3负载于稻壳生物炭(RHC)的表面,得到了具有优异除磷效能和高选择性吸附性能的Fe2O3/PC功能化复合多孔炭材料(Fe-PC/RHC).基于磷吸附容量和磷去除率,对PC和Fe3+负载进行量的优化;选取优化炭进行比表面积、孔径分布、物相结构、表面结构、微观形貌和零电位点表征测定.结果表明:复合炭材料表面均匀分散着硅酸钙盐、硅酸铁盐和Fe2O3等矿物活性颗粒,对其比表面积、孔结构和吸附性能具有增强作用;当RHC∶PC=0.8∶1(质量比),Fe3+∶RHC=2∶1(2 mmol·g-1)时制备的炭材料Fe2-PC/RHC,投加0.2 g,处理100 mg·L-1的磷酸盐溶液,在pH=6～8的条件下表现出了优异的吸附性能;铁盐的掺杂能有效调控介质pH值从11.09降低至7.71,zeta电位从2.82提高到7.57;准二级动力学模型和Langmiur模型更适用于描述Fe2-PC/RHC吸附磷酸盐的过程,吸附4 h后逐渐趋于平衡,饱和吸附量为69.92 mg·g-1;在几种常见阴离子和阳离子共存的情况下,Fe2-PC/RHC对磷酸盐仍然表现出了优异的选择性吸附;结合吸附前后材料的表征结果,化学吸附是主要的除磷机理,此外还可能存在配体交换和静电吸引.

• 单位
  南京林业大学; 江苏省农业科学院农业资源与环境研究所