Page 14 - 《精细化工》2023年第12期
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·2556·                            精细化工   FINE CHEMICALS                                 第 40 卷

            前生物炭相比，WHB-AO 除孔隙增大外，表面                            rGO/Fe 3 O 4 /TW 磁性复合材料最大吸附容量增大，为
            —COOH 基团含量也增多，如图 2 所示。COO—的                        103.84 mg/g，且吸附速率提高。
            亲水性使 WHB-AO 对废水中铀的吸附容量增大，在
            pH=4.5 时，WHB-AO 的最大吸附容量为 355.6 mg/g，
            是 WHB 的 40 倍。可见，改性可大幅提高生物炭的
            吸附能力。






                                                                  图 3   共沉淀法制备 rGO/Fe 3 O 4 /TW 的示意图   [32]

                                                               Fig. 3    Schematic diagram of preparation of rGO/Fe 3 O 4 /TW
                     图 2   硝酸氧化生物炭表面基团         [29]                  by coprecipitation [32]
               Fig. 2    Surface groups of nitrate oxidized biochar [29]
                                                                   由上可见，对生物质直接赋磁未必会增大其吸
                 酸/碱改性生物质的优势是操作简单、消耗化学                         附容量，需要根据实际情况使用多种改性方法，虽
            试剂少、成本低，适用于处理大规模含铀废水。                              然操作复杂化，磁性复合材料吸附容量大幅增大的
            2.1.2   磁性/磁性复合改性的农林业固体废弃物吸                        优势使磁改性更具研究潜力，在回收再利用方面呈
                   附废水中的铀                                      现出良好的应用前景。
                 吸附材料通过研磨可增大比表面积，提高吸附                              WANG 等   [33] 以 FeSO 4 •7H 2 O 和 500  ℃制备的稻
            效率，但小粒径颗粒分散在溶液中，不易进行液相                             壳生物炭为原料，利用水热法制备了磁性稻壳生物
            分离，且生物炭吸附剂含有不同程度的金属和多环                             炭，制备示意图如图 4 所示。将稻壳生物炭与 FeSO 4
            芳烃，可能导致二次污染的问题，研究者运用磁性                             磁性悬浮液在恒温水浴下彻底混合后干燥。在混合
            介质颗粒将生物质赋磁，制备出磁性生物质吸附剂。                            过程中，产生的 Fe 3 O 4 沉降在生物炭表面上或沉降
                                                      [30]
            利用铁及铁的氧化物，例如：Fe 3 O 4 、γ-Fe 2 O 3           、      到生物炭的孔结构中。最后，将干燥材料重新研磨，
                 [31]
            FeCl 3  等，通过化学共沉淀法、水热法以及浸渍法、                       以获得小颗粒。改性后生物炭表面粗糙，含有大量
            热解法等制备磁性颗粒。浸渍法是将生物质浸入铁                             的微球和矿物颗粒，为 U（Ⅵ）提供了大量的吸附
            盐溶液，而后烘干得到磁性生物质；热解法是将生                             位点，显著提高生物炭对 Pb（Ⅱ）和 U（Ⅵ）的吸
            物质和含铁物质混合后进行热解，得到磁性生物质；                            附能力， 其 对应最大 吸 附容量分 别 为 129 和
            化学共沉淀法是将生物质浸入铁盐溶液中，通过调                             118 mg/g。另外，发现共存阴离子 NO 3 和 SO 4 对铀
                                                                                                       2–
                                                                                                 –
            节 pH 将形成的金属沉淀负载在生物质表面与孔隙                           的吸附有促进作用。虽然通过吸附-解吸循环后，吸
            中，经过滤、洗涤、干燥等得到磁性生物质，此方                             附容量有所下降，但磁性生物炭材料仍具有高吸附
            法因制备周期短、成本低等优势被广泛应用于赋磁                             性和重复利用性。
            改性中；水热法是向铁盐溶液中滴加碱性物质调节
            pH 形成氢氧化铁沉淀，加水稀释微波处理形成悬浮
            液，用水冲洗至悬浮液中性，加入生物质并水浴加
            热使之充分反应，从水浴中取出烧杯，用水冲洗至
            中性，干燥后得到磁性生物质，此方法也较为常用，
            较前面三种方法相对繁琐。
                 YANG 等  [32] 以 FeCl 2 •4H 2 O、废茶渣（TW）为

            原料，采用共沉淀法制备了磁性材料，用稀氨水调                                    图 4   水热法制备磁性生物炭示意图          [33]
            节溶液 pH，使溶液充分反应，经过滤、洗涤、干燥                           Fig. 4    Schematic diagram of preparation of  magnetic
                                                                      biochar by hydrothermal method [33]
            制备出磁性茶渣（MTW）；用同样的方法，具体操
            作如图 3 所示，加入优异吸附能力的氧化石墨烯                                LI 等 [34] 则是用天然矿石菱铁矿将稻壳生物炭
            （rGO），制备了磁性复合材料（rGO/Fe 3 O 4 /TW），                 赋磁，由于菱铁矿成分主要是 Fe 2 O 3 ，因此可代替试
            比较 TW、MTW、rGO/Fe 3 O 4 /TW 吸附废水中铀（Ⅵ）               剂作为改性物质。500  ℃下煅烧得到的稻壳生物炭
            的性能。结果发现，磁性复合材料的加入使吸附速                             与 NaOH 溶液充分反应后洗至中性，向悬浮液中添
            率明显提高，MTW 的最大吸附容量为 79.46 mg/g，                     加菱铁矿，经搅拌，干燥后得到的固体物质在厌氧
            比 TW 的最大吸附容量（97.70 mg/g）有所下降，但                     条件下 550  ℃热解，最终获得磁性稻壳生物炭。由
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