| 一步热解法制备Cu/Fe双金属生物炭复合材料及其高效吸附Pb2+性能 |
| One-pot pyrolysis synthesis of Cu/Fe bimetallic biochar composites for high efficient adsorption of Pb2+ |
| 作者 | 单位 | E-mail | | 石云龙 | 海南师范大学化学与化工学院, 水环境污染治理与资源化重点实验室, 热带药用资源化学教育部重点实验室, 天然高分子功能材料重点实验室, 海口 571158 | | | 贾振亚 | 海南环泰检测技术有限公司, 海口 571158 | | | 林强 | 海南师范大学化学与化工学院, 水环境污染治理与资源化重点实验室, 热带药用资源化学教育部重点实验室, 天然高分子功能材料重点实验室, 海口 571158 | | | 宋小毛 | 墣锦环境工程(海南)有限公司, 海口 570100 | | | 于长江 | 海南师范大学化学与化工学院, 水环境污染治理与资源化重点实验室, 热带药用资源化学教育部重点实验室, 天然高分子功能材料重点实验室, 海口 571158 | ycjhnsfdx@163.com | | 王向辉 | 海南师范大学化学与化工学院, 水环境污染治理与资源化重点实验室, 热带药用资源化学教育部重点实验室, 天然高分子功能材料重点实验室, 海口 571158 | | | 解建丽 | 海南师范大学化学与化工学院, 水环境污染治理与资源化重点实验室, 热带药用资源化学教育部重点实验室, 天然高分子功能材料重点实验室, 海口 571158 | | | 梁小洁 | 海南师范大学化学与化工学院, 水环境污染治理与资源化重点实验室, 热带药用资源化学教育部重点实验室, 天然高分子功能材料重点实验室, 海口 571158 | | | 商安琪 | 海南师范大学化学与化工学院, 水环境污染治理与资源化重点实验室, 热带药用资源化学教育部重点实验室, 天然高分子功能材料重点实验室, 海口 571158 | | | 费雨箫 | 海南师范大学化学与化工学院, 水环境污染治理与资源化重点实验室, 热带药用资源化学教育部重点实验室, 天然高分子功能材料重点实验室, 海口 571158 | |
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| 摘要: 使用一步热解法制备了Cu/Fe双金属生物炭复合材料(BC@Cu/Fe-X,X=3、5、10)和Fe生物炭复合材料(BC@Fe)。考察了Cu掺杂量对BC@Cu/Fe-X吸附Pb2+的影响,确定最佳掺杂比例。结果显示BC@Cu/Fe-5吸附Pb2+性能最好。考察了吸附时间、Pb2+浓度、pH、背景离子、空气中老化等实验条件对BC@Cu/Fe-5吸附Pb2+的影响。通过动力学、热力学数据拟合分析了BC@Cu/Fe-5吸附Pb2+的行为,利用X射线粉末衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)等表征手段解析了BC@Cu/Fe-5吸附Pb2+前后特征峰变化。BC@Cu/Fe-5吸附Pb2+的机理如下:大约42%的Pb2+被还原为Pb0,33%的Pb2+形成PbO/Pb (OH)2,25%的Pb2+与O-H、C-O、C=O、COO、Fe-O等官能团形成配合物。Cu掺杂可以提高Fe还原Pb2+的能力。 |
| 关键词: 双金属 生物炭 Pb2+ 吸附机理 |
| 基金项目: 海南省科技专项(No.ZDYF2020079,ZDYF2022SHFZ279,ZDYF2022XDNY158)和海口市科技计划(No.2021041)资助。 |
| Abstract: In this study, Cu/Fe bimetallic biochar composites (BC@Cu/Fe-X, X=3, 5, 10) and Fe biochar composites (BC@Fe) were prepared by one-step pyrolysis. The effect of Cu doping amount on the BC@Cu/Fe-X adsorption of Pb2+ was investigated and the optimum doping ratio was determined. The results showed that BC@Cu/Fe-5 had the best adsorption performance for Pb2+. The effects of adsorption time, Pb2+ concentration, pH, coexisting ions, aging in air, and other experimental conditions on the adsorption of Pb2+ by BC@Cu/Fe-5 were studied. The adsorption behavior of BC@Cu/Fe-5 on Pb2+ was analyzed by fitting the kinetic and thermodynamic data. X-ray powder diffraction (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), and other characterization techniques were used to analyze the changes of the characteristic peaks before and after the BC@Cu/Fe-5 adsorption of Pb2+. The adsorption mechanism of BC@Cu/Fe-5 on Pb2+ is that about 42% of Pb2+ is reduced to Pb0, 33% of Pb2+ forms PbO/Pb(OH)2, and 25% of Pb2+ forms complexes with functional groups such as O-H, C-O, C=O, COO, and Fe-O. Cu doping can improve the ability of Fe to reduce Pb2+. |
| Keywords: bimetallic biochar Pb2+ adsorption mechanism |
| 投稿时间：2022-11-08 修订日期：2023-03-01 |
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| 石云龙,贾振亚,林强,宋小毛,于长江,王向辉,解建丽,梁小洁,商安琪,费雨箫.一步热解法制备Cu/Fe双金属生物炭复合材料及其高效吸附Pb2+性能[J].无机化学学报,2023,39(5):841-852. |
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