Page 164 - 精细化工2019年第10期

·2130· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 36 卷

1.5 吸附等温线测定方法
在 250 mL 锥形瓶中分别配制 100 mL 不同质量
2+
浓度的 Cd 溶液；用 0.1 mol/L HCl 和 0.1 mol/L
NaOH 将其 pH 调至 5。取 0.02 g BMFC 加入 Cd 2+
溶液中，放入恒温摇床中，将温度调至 25 ℃，在
150 r/min 下振荡 150 min 后进行磁分离，用火焰原
2+
子吸收分光光度计测定上清液中 Cd 浓度。所有实
验做 3 组平行样，结果取平均值。
温度一定时，以吸附平衡浓度为横坐标，以吸
附材料对吸附质的吸附量为纵坐标，以此作出的吸 图 2 生物炭的全孔孔径分布
附等温线为吸附量和平衡浓度间的关系曲线 [13] 。采 Fig. 2 Full pore size distribution of biochar

用 Langmuir 吸附等温线和 Freundlich 吸附等温线对 从图 1 可以看出，生物炭的 N 2 吸附-脱附曲线
实验数据进行拟合。 出现明显的滞后环，说明其具有一定量的中孔（2~
Langmuir 吸附等温线方程： 50 nm）结构 [16] 。从图 2 可以看出，该生物炭的孔径

bq
q  em （4） 大部分分布在 3~5 nm。生物炭的比表面积（S BET ）、
e

1 b e 总孔容（V total ）和平均孔径（D p ）等结构参数如表 1
Freundlich 吸附等温线方程: 所示。
q  K  1/n （5）
e F e 表 1 生物炭的孔结构特征
式中：q e 是平衡时的吸附量，mg/g；q m 是吸附剂的 Table 1 Character of pore structure of biochar
饱和单层吸附量，mg/g；b 为 Langmuir 的吸附常数， S BET/(m /g) V total/(cm /g) D p/nm
3
2
L/mg；K F 为 Freundlich 的吸附常数；  e 是吸附平 生物炭 117.55 0.1099 3.74
衡时的质量浓度，mg/L；1/n 为非均相因子。
1.6 再生实验 2.2 锰铁氧体/生物炭复合材料的特性表征
HCl 为本实验的再生剂。吸附实验完成后将 2.2.1 SEM 和 EDS 分析
BMFC 用磁铁分离出来，放入烘箱中调温至 60 ℃干 BMFC 的 SEM 图和 EDS 图如图 3、4 所示。

燥，备用。取吸附后的 BMFC 1 g 加入 100 mL 0.1 mol/L
HCl 中，放入摇床在室温下振荡 1 h（150 r/min），完
成脱附 [14] 。重复以上吸附-脱附实验 5 次。

2 结果与讨论

2.1 生物炭比表面积和孔结构
用比表面和孔径分布分析仪对生物炭载体进行

N 2 吸附-脱附等温线实验,测定了其比表面积（S BET ）、
图 3 锰铁氧体/生物炭复合材料的 SEM 图
孔容和孔径分布 [15-16] ，如图 1、2 所示。 Fig. 3 SEM images of manganese ferrite/biochar composite

图 1 生物炭的 N 2 吸附（a）-脱附（b）等温线 图 4 锰铁氧体/生物炭复合材料的 EDS 图
Fig. 1 N 2 adsorption (a)-desorption (b) isotherms of biochar Fig. 4 EDS image of manganese ferrite/biochar composite