Page 204 - 《精细化工》2021年第12期

第 38 卷第 12 期 精 细 化 工 Vol.38, No.12
2021 年 12 月 FINE CHEMICALS Dec. 2021

水处理技术与环境保护
氨基功能化烟叶生物炭对废水中 U(Ⅵ)的吸附行为

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胡世琴，杨 斌，范 甲，杨金辉 ，张 震，谢水波
（南华大学 土木工程学院，湖南 衡阳 421001）

摘要：对废弃卷烟烟叶进行炭化处理后再引入氨基功能基团制备了氨基化烟叶生物炭吸附剂（ATC），通过 SEM、
FTIR、XPS 对 ATC 进行了表征，考察了 pH、ATC 投加量、温度、吸附时间、U(Ⅵ)初始质量浓度对 ATC 吸附
U(Ⅵ)的影响。结果表明，在 U(Ⅵ)初始质量浓度为 250 mg/L、pH=6、ATC 投加量为 0.2 g/L、温度为 40 ℃、吸
附时间为 210 min 时，ATC 对 U(Ⅵ)的最大理论吸附量为 495.04 mg/g。吸附动力学符合准二级动力学模型；Langmuir
吸附等温模型能更好地描述 ATC 对 U(Ⅵ)的吸附行为。ATC 对 U(Ⅵ)的吸附去除机理主要包括静电相互作用，与
—NH 2 、—OH、—COOH 的配位络合，与 Si—O—Si 的“π-π”相互作用。5 次吸附-解吸实验后，ATC 对 U(Ⅵ)
的吸附率在 86.71%以上。
关键词：吸附；U(Ⅵ)；氨基化；烟叶；生物炭；水处理技术
中图分类号：TQ424 文献标识码：A 文章编号：1003-5214 (2021) 12-2566-08

Adsorption behavior of amino-functionalized tobacco leaf
biochar on U(Ⅵ) in wastewater

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HU Shiqin, YANG Bin, FAN Jia, YANG Jinhui , ZHANG Zhen, XIE Shuibo
（School of Civil Engineering, University of Nanhua, Hengyang 421001, Hunan, China）

Abstract: Ammoniated tobacco biochar adsorbent (ATC) was prepared by carbonizing waste tobacco
leaves and then introducing amino functional groups. The sample was characterized by SEM, FTIR and
XPS. The effects of pH, ATC dosage, temperature, adsorption time and initial mass concentration of U(Ⅵ)
on ATC for adsorption U(Ⅵ) were investigated. The results showed that under the conditions of initial mass
concentration of U(Ⅵ) of 250 mg/L, pH=6, ATC dosage of 0.2 g/L, temperature of 40 ℃ and adsorption
time of 210 min, the maximum theoretical adsorption capacity of ATC for U(Ⅵ) was 495.04 mg/g.
Adsorption kinetics conformed to the quasi- second-order kinetic model and the adsorption behavior of
ATC for U(Ⅵ) could better be described by the Langmuir adsorption isotherm model. The adsorption and
removal mechanism of U(Ⅵ) by ATC mainly included electrostatic interaction, coordination and
complexation with amino, hydroxyl, carboxyl groups, and interaction with “π-π” of Si—O—Si. After 5
adsorption-desorption tests, the removal rate U(Ⅵ) by ATC was above 86.71%.
Key words: adsorption; U(Ⅵ); ammonification; tobacco; biochar; water treatment technology

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随着核工业的迅速发展，对核燃料铀的需求日 化学沉淀 等方法相比，吸附法具有操作简便和吸
益增加。铀矿冶及核燃料铀使用过程中，产生了大 附效率高等优点 [6-7] 。吸附剂种类繁多，常见的吸附
量的对人类身体健康以及生态环境具有潜在威胁的 剂有活性炭、石墨烯复合材料、天然黏土、纳米零
含铀废水。因此，对于含铀废水的处理及安全管理 价铁、生物质等。其中，生物质来源广泛，特别是
问题也日渐突出，铀的富集分离成为了科研人员极 农林废弃物产量巨大。中国烟草植物产量及栽培面
[1]
度关注的问题 。吸附法是去除水溶液中 U(Ⅵ)的常 积均居世界首位，其中大约 25%的烟叶属于废弃物
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[2]
用方法之一。与溶剂萃取 、离子交换 、膜过滤 、 不可用作制造卷烟 ，只能被填埋及焚烧。这既对环

收稿日期：2021-05-24; 定用日期：2021-08-24; DOI: 10.13550/j.jxhg.20210525
基金项目：国家自然科学基金（21177053）；湖南省研究生科研创新项目资助（CX20200940）
作者简介： 胡世琴（1996—），女，硕士生，E-mail：1135307304@qq.com。联系人：杨金辉（1964—），女，教授，E-mail：842893915@qq.com。