Page 210 - 《精细化工》2021年第12期

·2572· 精细化工 FINE CHEMICALS
易程度：K L >1 或 K L <0 难吸附；K L =1 线性吸附；K L <1
易吸附；K L =0 不可逆吸附。本实验吸附过程中，K L
的数值都在 0~1 之间，说明该吸附过程属于易吸附
过程 [25-26] 。
2.9 吸附-解吸实验
循环性能是考察吸附剂实际应用潜力的一项重
要指标。ATC 经过 5 次吸附-解吸后的解吸率和吸附
率如图 11 所示。第 1 次的解吸率达到 95.17%，ATC
被重复使用 4 次后，尽管其对 U(Ⅵ)的吸附率略微下
降，但依然达到 86.71%。说明 ATC 重复吸附 U(Ⅵ)
的效果较好，可以反复使用。随着循环次数的增加，
吸附率下降可能与吸附剂本身损耗、孔体积和比表
面积减少以及其官能团数量减少等因素有关
实验显示 ATC 具有较好的循环利用性能。因此，其
在含 U(Ⅵ)放射性废水处理方面有较好的应用潜力。
图 11 ATC 对 U(Ⅵ)的吸附-解吸实验
Fig. 11 Adsorption and parsetization of U(Ⅵ) by ATC
3 结论
（1）通过 SEM 分析材料的微观形貌发现，改性
后 ATC 表面呈多孔状，是重金属离子的理想吸附活性
位点；综合 FTIR、XPS 分析发现，参与反应的基团主
要有氨基、羟基、羧基以及硅氧键，其吸附机理主要
有配位络合、质子化基团对 U(Ⅵ)静电吸附、“π-π”
作用。
（2）ATC 去除 U(Ⅵ)的适宜条件为：U(Ⅵ)质量
浓度为 250 mg/L、pH=6、ATC 投加量 0.2 g/L、吸附
时间 210 min。在此条件下，40 ℃时最大理论吸附量
为 495.04 mg/g。这一结果要远大于烟叶在最佳条件下
对 U(Ⅵ)的最大吸附量（4.75 mg/g），说明氨基修
饰烟叶生物炭在吸附剂领域具有很大的应用前景。
吸附动力学符合准二级动力学模型；Langmuir 等温吸
附模型能更好地描述 ATC 对 U(Ⅵ)的吸附行为。通过
5 次吸附-解吸实验，吸附率保持在 86.71%，ATC 可重
复用于对 U(Ⅵ)的吸附。
（3）本文以废弃烟叶为原材料，对其炭化后再引
第 38 卷
入氨基功能基团，制备出氨基化烟叶生物炭吸附剂，
相比于其他生物质材料，ATC 具有高效吸附的特点并
且能达到“以废制废”的效果，对烟叶衍生物材料吸
附重金属或有机污染物有一定的参考价值。
（4）由于 ATC 材料处在实验阶段，未来在工业
化应用可考虑以下几个方面：将烟叶材料与各领域新
型材料结合，设计高性能三维新型复合材料，如复合
磁性材料有利于分离与再利用；浓硫酸炭化虽有利于
获得孔结构，但其成本较高以及二次污染挑战着改性
工艺的环境可持续性和经济可行性，因此，研发廉价、
高效、绿色的烟叶基吸附剂制备工艺具有重要意义。
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