绿色合成磁性水热炭及对亚甲基蓝的吸附研究

作者：李茜; 封温俐; 牛志睿^*; 黄华; 刘贤凡; 杜锋; 冯诗源

来源：安全与环境学报, 2021, 21(04): 1769-1776.

DOI：10.13637/j.issn.1009-6094.2021.0326

• 环境工程学
• 废旧锂离子电池
• 绿色合成
• 磁性水热炭
• 吸附

以废旧锂离子电池和果树残枝为原料,采用绿色生物"浸提+水热"即"一锅烩"法,构建一种新型磁性水热炭。利用X-射线衍射(XRD)、比表面测试(BET)、扫描电镜(SEM)、红外光谱分析(FT-IR)、X射线光电子能谱分析(XPS)和振动样品磁强计(VSM)等仪器对磁性水热炭进行物相、形貌、结构和磁性特性分析。通过静态吸附试验考察磁性水热炭对亚甲基蓝(MB)的吸附行为,从吸附pH值影响、吸附平衡和吸附动力学方面对吸附过程进行分析,并探讨吸附机理以评估材料寿命。结果表明,磁性水热炭兼备磁性铁氧体特征峰和水热炭特征峰,符合物相设计要求,其中铁氧体质量分数为20%时,材料吸附性能最优,其SBET为15.17 m2/g,饱和磁化强度为10.36 emu/g。当pH=8时,磁性水热炭对MB的吸附效率高达98.6%,吸附动力学过程符合伪二级(PSO)模型,即吸附过程主要由化学吸附控制,其中Langmuir模型适宜于描述吸附平衡,最大吸附容量qe为46.32 mg/g,FT-IR和XPS分析显示,C=C和金属氧化物键(M-O)为MB的主要吸附位点。磁性水热炭经5次循环使用后,材料的物相、微观形貌和磁性特性无显著变化,对MB的吸附效率仍保持在90.3%,表明产品稳定性较好且易于磁分离回收。

• 单位
  延安大学