Page 65 - 《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 ·1131·

图 11 ZVIBC 吸附 Cd(Ⅱ)机理示意图
Fig. 11 Adsorption mechanism of Cd(Ⅱ) by ZVIBC
2Fe  0 O  2 4H   2Fe 2  2H O （7）
2

Fe 2  H O  2 FeOH   H （8）
FeOH   Cd 2  CdOH   Fe 2 （9）

CdOH + H O  + 2 Cd(OH)  2 H （10）
2.8 ZVIBC 吸附 Cd(Ⅱ)应用实验
图 12a 为 ZVIBC 在空气中暴露 48 h 对 Cd(Ⅱ)吸附
的影响。以未老化时吸附量为基准，吸附效率为老化不
同时间 ZVIBC 的吸附量与未老化时吸附量的比值。可
a—ZVIBC 老化实验；b—共存离子对 ZVIBC 吸附的影响；c—ZVIBC
以看出，老化后 ZVIBC 对 Cd(Ⅱ)的吸附量没有降低，
循环吸附性能；插图为实物照片
在 2~48 h 内 ZVIBC 对 Cd(Ⅱ)的吸附量随着暴露时
间的增加略有波动，但是整体表现稳定。由 ZVIBC 图 12 ZVIBC 吸附 Cd(Ⅱ)的应用实验
Fig. 12 Application experiments of ZVIBC for Cd(Ⅱ)
的实物照片（插图）可见，ZVIBC 外观呈球形。 adsorption
−
−
图 12b 为相比无背景离子条件，Cl 、NO 3 对
ZVIBC 吸附 Cd(Ⅱ)的影响。相对吸附率为 ZVIBC
在背景离子条件和无背景离子条件吸附量的比值。 3 结论
−
可以看出，Cl 对 ZVIBC 吸附 Cd(Ⅱ)影响较小，随
− − （1）在 25 ℃、pH=4 的条件下 ZVIBC 对 Cd(Ⅱ)
着 Cl 浓度的增加 ZVIBC 的吸附量略有下降。NO 3
的吸附等温线符合 Langmuir 模型，最大理论吸附量
对 ZVIBC 吸附 Cd(Ⅱ )有较强的促进作用， 在
−
50 mmol/L 的 NO 3 溶液中 ZVIBC 的吸附量提高了约 为 240.0 mg/g。
−
1 倍，NO 3 与 Fe 发生反应加速了 Fe 的腐蚀，增加了 （2）约 29.76%的 Cd(Ⅱ)与 O—H、C—O、C==C、
ZVIBC 对 Cd(Ⅱ)的吸附量 [20,57] 。图 12c 为 ZVIBC 吸 C==O、—COO 等官能团形成配合物；此外，约
2+
70.24%的 Cd(Ⅱ)与 Fe 发生反应以 Cd(OH) 2 的形式
附 Cd(Ⅱ)循环性能。以第 1 次 ZVIBC 吸附量为基准，
被固定。
吸附效率为不同使用次数下 ZVIBC 的吸附量与第 1
（3）ZVIBC 有较好的抗氧化能力，在空气中暴
次使用吸附量的比值。可以看出，第 2 次使用 ZVIBC
−
露 48 h 对 Cd(Ⅱ)的吸附量变化较小，Cl 对 ZVIBC
相比初次使用吸附量降低了 58.1%，第 3、4 次使用
−
吸附 Cd(Ⅱ)影响较小，NO 3 对 ZVIBC 吸附 Cd(Ⅱ)
ZVIBC 的吸附量略有降低，经过 3 次循环实验 ZVIBC
可以保持初始 36.38%的吸附量，主要原因可能是 有较强的促进作用。循环实验结果显示，经过 3 次
ZVIBC 内部的 Fe 腐蚀促进了对 Cd(Ⅱ)的吸附。 循环 ZVIBC 可以保持初始 36.38%的吸附量。
（4）ZVIBC 负载的 Fe 颗粒粒径在 80~300 nm，
减小碳热法制备的 Fe 的粒径是后续需要解决的技
术难题。

参考文献：
[1] WANG H, HUANG F, ZHAO Z L, et al. High-efficiency removal
capacities and quantitative adsorption mechanisms of Cd(Ⅱ) by
thermally modified biochars derived from different feedstocks[J].
Chemosphere, 2021, 272: 129594.
[2] WANG R Z, HUANG D L, LIU Y G, et al. Investigating the
adsorption behavior and the relative distribution of Cd(Ⅱ) sorption