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N掺杂生物炭的制备及其对Co2+ 的吸附性能

424 编辑：中冶有色网来源：余谟鑫,张书海,朱博文,张晨,王晓婷,鲍佳敏,邬翔

2024-04-17 08:59:12

钴是一种剧毒重金属[1~3] 目前去除废水中Co2+的方法，有化学沉淀、混凝、离子交换、吸附、电化学和膜分离等[4] 吸附法操作简易、成本低且效率高[5] 吸附法使用的吸附剂，最常见的有沸石[6]、离子交换树脂[7]、壳聚糖[8]、活性炭[9]等活性炭的孔隙率高、孔容大、官能团丰富，且易改性和再生[10] 传统的活性炭是用煤沥青等工业原料制造的，成本高且性能不高[11] 生物质原料的来源广泛，适合用作制造生物炭的原料[12] Qiang和Yang等[13]研究了稻草在不同温度下热解吸附Ni2+、Co2+的性能和机理，发现稻草生物炭对Co2+和Ni2+的最高吸附量分别高达39.92和33.12 mg·g-1 余建星等[14]以核桃青皮为原料用水热法制备炭前驱体，然后以终温800℃活化制备出生物质炭(HBC800) 这种生物质炭对Ni2+的最大理论吸附量高达 127.39 mg·g-1 Elham Aboli等[15]以柑橘叶为原料制备的生物炭，对Pb2+、Co2+和Ni2+的最大吸附容量分别为69.82、60.60和58.14 mg·g-1 Arnelli等[16]使用稻壳为原料、以KOH为活性剂，高温热解制备活性炭再使用十二烷基硫酸钠(SLS)为表面活性剂对其进一步改性，在300 min内对40 mg·L-1的Ni2+的吸附效率为95.97% 但是上述方法复杂且使用的化学试剂过多，容易造成污染芦荟叶是制药、化妆品和食品工业的一种废弃物[17] 可使用芦荟叶皮作为炭源制造活性炭，用于处理水中重金属污染物[18] 掺N炭材料具有独特的络合结构、高孔容、大的吸附容量、快速的吸附动力学、机械和热稳定性且成本低，受到极大的关注[19, 20] 尿素的N含量高、价格低廉，且其热解产物无毒[21] 本文使用芦荟叶皮为生物质原料、尿素为氮源，用水热法制备炭的前驱体，再对其高温热解制备N掺杂生物炭，研究其对Co2+的吸附性能并阐明吸附机理 1 实验方法1.1 实验用试剂和仪器设备 CH4N2O，Co(NO3)3·6H2O(分析纯)；芦荟叶皮；纯水 GSL-1600X型高温真空管式炉；Nanosem430型扫描电子显微镜(SEM)；3H-2000PS1型自动氮气吸附仪(BET)；Nicolet is 50型傅立叶红外光谱仪(FTIR)；ESCALAB25型X-射线

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