Page 53 - 《精细化工》2022年第1期

第 1 期 庞 杰，等: 木质纤维素生物质磁性炭的水处理应用进展 ·43·

续表 3
磁化前比 磁化后比
有机污染物 原料 磁性介质 2 2 等温线模型 动力学模型 参考文献
表面积/(m /g) 表面积/(m /g)
氟苯尼考 芦苇茎 γ-Fe 2O 3 58.75 254.6 Langmuir 准二级 [90]
达托霉素 木头 Fe 3O 4 607.076 662.677 Freundlich — [91]
环丙沙星 樟脑叶 γ-Fe 2O 3 19 915 Langmuir 准二级 [92]
苯胺、硝基苯 黄杉 Fe 3O 4 663 494 Langmuir、Freundlich — [93]
甲硝唑 软枝草 Fe 3O 4 1.1 4.2 Langmuir 准二级 [94]
磷酸酯 水葫芦 Fe 3O 4 — — Langmuir-Freundlich 准二级 [95]
注：Redlich-Peterson 为雷德利希-彼得森模型（3 参数的吸附等温线）；Langmuir-Hinshelwood 为朗缪尔-辛谢尔伍德模型（表示
以表面反应为控制步骤，以两个吸附着的分子进行表面反应的吸附等温线）。

在吸附过程中，多数重金属吸附属于单层化学 的特点，能够满足工业上对吸附材料的循环利用要
吸附，其等温模型一般符合 Langmuir 等温吸附模 求。然而，随着重复使用次数增多，吸附能力有所
型，动力学则符合准二级吸附动力学方程；有机化 下降，因此，吸附失效机制的理清以及再生工艺的
合物可发生均匀与非均匀表面的单层吸附与多层吸 有效优化仍需重点关注。
附，其等温模型大多符合 Langmuir 等温吸附模型，
少数符合 Freundlich 等温吸附模型，动力学大多符 7 结束语与展望
合准二级吸附动力学方程。此外，磁化前材料中，68% 木质纤维素生物质原料来源广泛，具有绿色、
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的比表面积<200 m /g，32%的比表面积>200 m /g；磁 可再生的特点，在“碳达峰、碳中和”的环境要求
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化后材料中，55%的比表面积<200m /g，45%的比表 与历史背景下，利用高碳含量的废弃生物质制备炭
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面积>200 m /g。多数生物质炭材料磁化后比表面积 材料，不仅避免环境污染，而且是碳元素循环资源
增大，少数比表面积减小。
化利用的优良途径。本文综述了生物质磁性炭复合
材料的制备方法，分析了致孔方法、浸渍比率、炭
6 生物质磁性炭的回收与重复利用
化温度、炭化时间、炭化方式等因素对孔道结构的
生物质磁性炭具有一定的磁响应性，在用作水 影响，并介绍了其在水处理领域的应用。针对该研
处理吸附剂时可通过磁力作用，实现与液相简单分 究领域存在的挑战，未来可在以下方面展开深入研
离，并借助常用的吸附剂再生方法如热再生 [96] 、微 究：（1）磁性介质晶型、晶貌、晶面在强化吸附热
波再生 [97] 、生物再生 [98] 、溶剂再生 [99] 、电化学再 力学与吸附动力学作用中的机制与效果；（2）磁性
生 [100] 等实现生物质磁性炭的重复利用。材料的重复 介质与生物质炭的异质界面结合对于提升再生吸附
利用性也是评价吸附材料吸附性能的一项重要参数。 性能与循环使用寿命的内在机制；（3）生物质磁性
马俊俊 [101] 以花生壳、(NH 4 ) 3 Fe(C 2 O 4 ) 3 为原料， 炭在真实水化学环境与连续动态吸附工况下的处理
合成了生物质磁性炭，将其用于亚甲基蓝（MB）的 效果与稳定性；（4）磁性介质对有机污染物的吸附
吸附。为了探究该吸附剂的重复利用性能，将花生 与催化降解协同机制。
壳与(NH 4 ) 3 Fe(C 2 O 4 ) 3 质量比为 5.1∶1.0 的样品用于
参考文献：
处理 MB 废水并进行重复使用测定，发现在重复使
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用 7 次后，其对 MB 的降解效果保持在 85%以上。 asorbent for contaminant management in soil and water: A review[J].
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[2] GUAN H T, WANG Q Y, WU X F, et al. Biomass derived porous
位组装、高温炭化合成了生物质磁性炭。为了探究
carbon (BPC) and their composites as lightweight and efficient
该吸附剂的重复利用性能，样品在被磁性分离后， microwave absorption materials[J]. Composites Part B, 2021, 207,
用蒸馏水和乙醇依次超声洗涤数次后真空干燥再 108562.
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生。重复处理罗丹明 B（Rh B）废水，经过 5 次使 et al. Progress in preparation and application of biochar and its
用后对 Rh B 的去除率仍可达 85%以上。 composites[J]. Journal of Agro-Environment Science (农业环境科学
生物质磁性炭既具有传统吸附剂的吸附性能， 学报), 2015, 34(8): 1429-1440.
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又具有较强磁性，对废水中的重金属、有机染料、 Research progress of magnetic biochar composites[J]. Functional
废油等有较好的吸附效果。在外加磁场的作用下从 Materials (功能材料), 2016, 47(7): 7028-7033.
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水中分离的时间大幅缩短，有低能耗、可重复利用
progress of magnetic biochar materials[J]. Contemporary Chemical