Page 63 - 《精细化工》2022年第6期

第 6 期 石云龙，等: 球形零价铁生物炭吸附 Cd(Ⅱ)的性能和机制 ·1129·

qK  晶面，与 Fe 3 C 标准卡片（JCPDS No. 65-0393）相
q  m L e （5） [43]
e

Le
1 K  符 。ZVIBC 吸附 Cd(Ⅱ)后，Fe 和 Fe 3 C 的 XRD
q  K  1/n （6） 衍射峰高度有一定程度降低。此外，出现了新的衍
F e
e

式中：q e 为 ZVIBC 对 Cd(Ⅱ)的平衡吸附量，mg/g； 射峰，在 2θ=30.50°、35.70°处的衍射峰分别对应
q m 为 ZVIBC 对 Cd(Ⅱ)饱和吸附量，mg/g；ρ e 为吸 (130)、(221)晶面，与 Cd(OH) 2 标准卡片（JCPDS No.
附平衡时 Cd( Ⅱ ) 溶液质量浓度 ， mg/L ； K L 为 40-0760）相符 [44] ；在 2θ=57.10°、60.80°、63.20°处
Langmuir 表征吸附剂和吸附质之间亲和力的参数， 衍射峰分别对应(602)、(424)、(514)晶面，与 FeOOH
L/mg ； K F 为 Freundlich 吸附量的参数， (mg/g) 标准 卡片 （ JCPDS No. 22-0353 ）相符 [45] ；在
1/n
(L/mg) ；n 为表征吸附强度的 Freundlich 常数。 2θ=23.87°、26.16°分别对应(201)、(211)晶面，与
ZVIBC 对 Cd(Ⅱ)等温热力学吸附拟合曲线见图 Fe 2 O 3 标准卡片(JCPDS No. 65-0390)相符 [45] 。表明吸
6，拟合参数见表 2。 附 Cd(Ⅱ)后 ZVIBC 表面生成了 Cd(OH) 2 、FeOOH
和 Fe 2 O 3 。

2+
表 3 各种材料吸附 Cd 性能比较
Table 3 Comparison of adsorption properties of various
2+
materials for Cd
比表面积/ ρ e/ q m/ 参考
吸附剂 pH 2
(m /g) (mg/L) (mg/g) 文献
Fe 3O 4/红麻纤维生物炭 6 175.55 — 47.90 [30]
壳聚糖改性磁性生物炭 6 — 10~500 61.08 [31]
热改性鸡粪生物炭 5 1.55 — 177.28 [1]
含 S 生物质 5 — — 63.30 [37]

ZVIBC 复合材料 6 83.77 5~100 66.01 [38]
图 6 ZVIBC 对 Cd(Ⅱ)的等温热力学吸附线及拟合曲线 MgCl 2-改性生物炭 5 202.75 20~1500 763.12 [39]
Fig. 6 Isotherms and fitting curves of Cd(Ⅱ) adsorption 氨基改 性生 物 炭负载 6 — — 12.40 [40]
by ZVIBC nZVI 材料

表 2 ZVIBC 对 Cd(Ⅱ)的等温吸附曲线的拟合参数 磁性海藻酸微球 7 3.42 — 74.06 [41]
沸石负载型零价铁材料 5.5 — 10~100 62.02 [22]
Table 2 Fitting parameters of adsorption isotherms of Cd(Ⅱ)
by ZVIBC 球形 ZVIBC 材料 4 320.76 50~600 240.00 本文
注：“—”代表未给出数据。
Langmuir 模型 Freundlich 模型
样品 q m/ K L/ 2 K F/ 2
(mg/g) (L/mg) R n (mg/g)(L/mg) 1/n R
ZVIBC 240.0 0.0044 0.9773 1.66 4.23 0.9690

由表 2 可见，ZVIBC 吸附 Cd(Ⅱ)的数据在
2
Langmuir 吸附模型中具有更好的拟合效果（R =
0.9773），而且 Langmuir 模型拟合的 q m 和实验值
（171.2 mg/g）很接近。由此可知，Langmuir 模型
能够更好地描述 ZVIBC 吸附 Cd(Ⅱ)的热力学实验，
吸附形式为单层吸附 [36] ，Langmuir 模型拟合的最大吸

附量为 240.0 mg/g。 图 7 ZVIBC 吸附 Cd(Ⅱ)前、后的 XRD 谱图
2+
ZVIBC 与其他材料吸附 Cd 的性能对比如表 3 Fig. 7 XRD patterns of ZVIBC before and after adsorption
2+
所示。可以看出，ZVIBC 对 Cd 具有较高的吸附性能。 of Cd(Ⅱ)
2.7 吸附机理 2.7.2 FTIR 分析
2.7.1 XRD 分析 ZVIBC 吸附 Cd(Ⅱ)前后的 FTIR 谱图如图 8 所
ZVIBC 吸附 Cd(Ⅱ)前后的 XRD 数据对比如图 示。ZVIBC 谱图中，3436.67 cm 处为 O—H 的伸
–1
–1
7 所示。由图 7 看出，ZVIBC 在 2θ=44.67°、65.02° 缩振动峰 [46] ，1615.89 cm 处为—COO 的不对称伸
–1
处衍射峰分别对应(110)、(200)晶面，与 Fe 标准卡 缩振动峰 [47] ，1550.24、1559.45、1566.58 cm 为芳
–1
片（JCPDS No. 06-0696）相符 [42] ；在 2θ=44.60°、 香环骨架振动峰 [48] ，1117.94 cm 处为 C—O—C 的
51.00°和 75.10°的衍射峰分别对应(102)、(122)和(322) 伸缩振动峰 [49] 。ZVIBC 吸附 Cd(Ⅱ)后特征吸收峰