Page 195 - 《精细化工》2022年第1期

第 1 期 李 燕，等: 废白土榴莲壳黏土生物炭的制备及其对 Cr(Ⅵ)的吸附 ·185·

由于 SBEC 官能团较 SBE 丰富，pH=3 时 ΔpH 最大， 这说明 SBEC 具有较好的吸附和再生能力，同时
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溶液中的 H 下降较 SBE 小，因而在 pH=3 时去除率最 成本低廉，在含 Cr(Ⅵ)废水处理方面具有应用的潜力。
大。而当 pH 逐渐增加时，Cr(Ⅵ)在水溶液中的主要形
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式为 CrO 4 或 Cr 2O 7 ，需提供两个活性位点来吸附 1 3 结论
个铬酸盐离子，因而溶液中 pH 越大，去除率越小。 （1）以废白土与榴莲壳为原料制备了吸附剂
HCrO   4 7H   3e   Cr 3  4H O （11） SBEC，以废白土为原料制备了吸附剂 SBE，SBEC
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通过动力学与吸附热力学研究，SBEC、SBE 与
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和 SBE 比表面积分别为 105.32 m /g 和 40.78 m /g。
准二级动力学模型有较高的拟合度，两者的 ΔH 值
SBEC 孔道层次分明，孔隙由薄片与颗粒构成，拥
在 20.9~400 kJ/mol 之间，说明吸附过程存在化学吸 有羟基、羧基、羰基和 Al—O 等多种官能团，SBE
附 [26] 。吸附等温研究 SBEC、SBE 的 Langmuir、 则由尺寸不一的炭颗粒与黏土构成孔隙，官能团主
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Freundlich 模型的相关系数 R 大于 0.95，表明吸附
要有羟基、Si—O 和 Al—O 等。
作用机理存在多种作用机制，吸附过程既存在单分 （2）pH 为 3、投加量为 0.5 g/L、Cr(Ⅵ)初始质
子层化学吸附又存在非均匀表面吸附 [26] 。
量浓度为 100 mg/L、吸附 120 min，SBEC 对 Cr(Ⅵ)
吸附剂对 Cr(Ⅵ)的去除机理如图 11 所示。主要
去除率最高为 86.1%，SBE 则在 pH 为 2 去除率最高
为：（1）吸附剂具有比表面积、微孔和介孔，可在
为 52.5%。
表面和孔隙中与 Cr 的阴离子、阳离子发生物理吸
（3）动力学研究表明，SBEC、SBE 对 Cr(Ⅵ)
附，由表 2 可知，SBEC 比表面积比 SBE 大，由图
的吸附过程更贴近准二级动力学模型，SBEC 与
3 分析可知，SBEC 空隙结构更丰富，因而吸附量大；
Freundlich 吸 附等温线模 型较符合， SBE 则与
（2）静电吸附；（3）氧原子上孤对电子的存在促进
Langmuir 吸附等温线模型较符合；提高温度有利于
被吸附至表面的 Cr(Ⅵ)还原为毒性较小的 Cr（Ⅲ）；
提高吸附效果。连续 5 个吸附-解吸循环后，SBEC、
（4）一部分 Cr(Ⅲ)有空的价电子轨道可接受吸附剂
SBE 对 Cr(Ⅵ)的去除率分别为 58.8%和 17.4%。下
表面羟基和羧基的孤电子对并形成配位共价键络合
物而停留在吸附剂表面 [27] ，另一部分 Cr(Ⅲ)则释放 一步计划采用实际废水进行吸附研究，同时对吸附
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到溶液中；（5）吸附剂中阳离子 Na 、Mg 等与溶 机理进行进一步探究。
液中的 Cr(Ⅲ)进行交换。 参考文献：
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engineered iron oxide nanoparticles: Exploring complexation
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图 11 Cr(Ⅵ)的吸附机理示意图 [4] TIAN A, JIANG X J, LIU Q Y. Chromium removal from industrial
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SBEC 与其他吸附材料对 Cr(Ⅵ)的吸附效果比 [5] PAN H, JING W, HUANG R H. Simultaneous removal of Cr(Ⅵ) and
较见表 6。 amido black 10B (AB10B) from aqueous solutions using quaternized
chitosan coated bentonite[J]. International Journal of Biological

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SBEC 172.20 3 本研究 Preparation, characterization and application of activated clay