Page 162 - 精细化工2019年第10期

第 36 卷第 10 期 精 细 化 工 Vol.36, No.10
2019 年 10 月 FINE CHEMICALS Oct. 2019

水处理技术与环境保护
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锰铁氧体/生物炭复合材料的制备及吸附 Cd 性能

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施洁梅 ，王 耀 ，朱丽云 ，徐晓军 ，覃荣高
（1. 昆明理工大学 环境科学与工程学院，云南 昆明 650500；2. 中陕核工业集团二二四大队有限公司，
陕西 西安 710021）
摘要：以核桃壳生物炭为原料，利用一步水热法合成锰铁氧体/生物炭复合材料（BMFC），采用 SEM、XRD 和
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FTIR 对 BMFC 进行了表征，并研究了 pH、吸附时间、起始浓度等对 BMFC 吸附 Cd 性能的影响，通过 XPS
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对 BMFC 吸附 Cd 机理进行了研究。结果表明：在 25 ℃下，BMFC 对 Cd 的最佳吸附 pH 为 7.0，吸附平衡时
间为 80 min，最大饱和吸附量为 32.74 mg/g；吸附过程符合准二级动力学方程和 Langmuir 等温吸附方程，对
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Cd 的吸附过程属于单分子层化学吸附；根据 XPS 分析表明，Cd 的去除是因其与 BMFC 表面的官能团发生作
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用。解吸-吸附实验发现，BMFC 进行 5 次循环吸附后，仍对 Cd 表现出较好的再生吸附性能。
关键词：锰铁氧体/生物炭；复合吸附材料；重金属离子；吸附动力学；吸附等温线；水处理技术
中图分类号：TQ424; X703 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2019) 10-2128-08

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Preparation and Cd Adsorption Properties of Manganese
Ferrite/Biochar Composite

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SHI Jie-mei , WANG Yao , ZHU Li-yun , XU Xiao-jun , QIN Rong-gao
（1. Faculty of Environmental Science and Engineering, Kunming University of Science and Technology, Kunming
650500, Yunnan, China; 2. Geological Party No.224, Sino Shaanxi Nuclear Industry Group, Xi'an 710021, Shaanxi, China）
Abstract: A manganese ferrite/biochar composite (BMFC) was synthesized by one-step hydrothermal
method using walnut shell biochar as raw material. BMFC was characterized by SEM, XRD and FTIR. The
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effects of pH, adsorption time and initial concentration on the Cd adsorption performance of BMFC were
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studied. The adsorption mechanism of Cd on BMFC was investigated by XPS. The results showed that at
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25 ℃, the optimum adsorption pH for Cd by BMFC was 7.0, the adsorption equilibrium time was 80 min,
and the maximum saturated adsorption capacity was 32.74 mg/g. The adsorption process conformed to the
pseudo-second-order kinetic model and Langmuir isotherm model. The monomolecular chemisorption
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played a dominant role in Cd adsorption process. XPS analysis revealed that the removal of Cd was due
to the interaction of Cd 2+ with functional groups on the surface of BMFC.The desorption-adsorption
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experiment demonstrated that BMFC still exhibited good regeneration adsorption performance on Cd after
5 cycles of adsorption.
Key words: manganese ferrite/biochar; composite adsorption material; heavy metal ions; adsorption kinetics;
adsorption isotherm; water treatment technology

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含镉废水主要来源于金属矿厂、冶炼厂、电镀 人体造成严重危害，若长期饮用含 Cd 的水和食物
工业、印染、农药、塑料、电池、陶瓷、摄影和印 会引起畸胎、突变、癌变等病症 [1-2] 。目前，对含镉
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刷等行业，Cd 进入到土壤或水体环境，不易被生 废水的处理方法主要有吸附 、化学沉淀 、离子交
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物降解，易通过食物链富集于动植物体内，最终对 换 、电化学 、膜分离 、生物处理 等。吸附法

收稿日期：2018-11-19; 定用日期：2019-05-28; DOI: 10.13550/j.jxhg.20180854
基金项目：国家自然科学基金（41867031）；昆明理工大学分析测试基金（2018M20172207069）
作者简介：施洁梅（1993—），女，硕士生。联系人：徐晓军（1960—），男，教授，博士生导师，E-mail：xuxiaojun88@sina.com。