茶树枝叶制备生物炭负载纳米零价铁净化水中Cr(Ⅵ)

作者：马芳; 白妙妍; 毛仁俊; 阎岩; 刘睿智; 杜宏涛

来源：农业工程学报, 2023, 39(11): 212-219.

• 复合材料
• 生物炭
• 资源化
• 茶树
• 零价铁
• 六价铬

茶树废弃物引起的环境破坏和病虫害爆发问题日益突出，对其进行无害化和资源化利用具有重要意义。该研究以修剪的茶树枝叶提取液作为还原剂和封端剂，以提取后的残渣作为炭源，成功制备了一种可高效去除水中六价铬(Cr(Ⅵ))的生物炭负载纳米零价铁复合材料(nanoscale zero-valent iron embedded tea leaves,TLBC-nZVI)。分析了材料用量、溶液初始pH值和温度等对Cr(Ⅵ)去除效果的影响；利用扫描电子显微镜结合能量色散X射线光谱仪(SEMEDS)、傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)、X射线粉晶衍射仪(XRD)和X射线光电子能谱仪(XPS)等对材料进行表征，结合吸附动力学、吸附等温线和吸附热力试验探讨了去除机制。结果表明酸性条件、高温、增加材料用量有利于TLBC-nZVI对Cr(Ⅵ)的去除。TLBC-nZVI吸附过程符合准二级动力学模型、颗粒内扩散模型和Freundlich吸附等温模型，该吸附是自发的化学吸热过程。TLBC-nZVI与Cr(Ⅵ)的反应机制为吸附在材料上的Cr(Ⅵ)被零价铁(Fe0)和还原性官能团还原为三价铬(Cr(Ⅲ))，随后通过络合、吸附和共沉淀等方式以Cr(OH)3、Cr2O3和FexCr1-x(OH)3的形式实现去除。研究结果可为茶园废弃生物质资源的无害化和资源化利用及其对水体环境中Cr(Ⅵ)污染的净化提供一定理论依据。

• 单位
  延安大学; 生命科学学院