Page 224 - 《精细化工》2023年第12期

·2766· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 40 卷

随着磁场强度的增强，Fe 3 O 4 @生物炭的磁化曲线由 1 所示。通过对比分析发现，经纳米 Fe 3 O 4 负载后的
快速增大变化至缓慢增大，当磁场强度为 0 时，曲 生物炭的比表面积和总孔体积与未经纳米 Fe 3 O 4 负
线上几乎没有剩余磁化强度和矫顽力，证明 Fe 3 O 4 @ 载的生物炭相比分别减小了 23.84%和 28.28%，但
生物炭具有超顺磁性 [24] 。反应后，将投加的 Fe 3 O 4 @ 负载前后平均孔径几乎没有变化。猜测负载的纳米
生物炭通过磁分离技术从出料液中收集并称重，与 Fe 3 O 4 填充了生物炭部分微孔结构，但未对大孔、中
投加量作差比较后发现，绝大部分 Fe 3 O 4 @生物炭被 孔造成明显影响，在反应过程中生物炭的大孔、中
收集，回收率达到 87.71%。 孔处于疏通状态，纳米 Fe 3 O 4 的负载几乎不会对此
生物炭与 Fe 3 O 4 @生物炭的 BET 表征结果如表 疏通行为产生影响。

图 1 未处理碳毡（a）、Fe 3 O 4 @碳毡（b）、生物炭（c）、Fe 3 O 4 @生物炭（d）、反应后的 Fe 3 O 4 @碳毡（e、f）的 SEM
图和 Fe 3 O 4 @碳毡（g）、Fe 3 O 4 @生物炭（h~j）的 EDS 图
Fig. 1 SEM images of untreated carbon felt (a), Fe 3 O 4 @carbon felt (b), biochar (c), Fe 3 O 4 @biochar (d), Fe 3 O 4 @carbon felt
after reaction (e,f) and EDS images of Fe 3 O 4 @carbon felt (g), Fe 3 O 4 @biochar (h~j)

图 2 Fe 3 O 4 @生物炭的磁化曲线 图 3 3 组 MFC 的产电趋势
Fig. 2 Magnetization curve of Fe 3 O 4 @biochar Fig. 3 Trend of power production of three groups of MFC

表 1 生物炭与 Fe 3 O 4 @生物炭的孔隙结构 对图 3 分析可以发现，启动开始阶段，3 组 MFC
Table 1 Pore structure of biochar and Fe 3 O 4 @biochar
均为正常启动状态，且输出电压均逐渐增大，说明
3
2
比表面积/(m /g) 总孔体积/(cm /g) 平均孔径/nm
在 MFC 启动之前已经成功驯化微生物，完成了产电
生物炭 77.76 0.099 5.06
微生物的富集。ML1 在启动 72 h 后电压达到最大值
Fe 3O 4@生物炭 59.22 0.071 5.07
650 mV，在持续约 15 h 后呈现逐渐下降的趋势，电
2.2 产电特性分析 压峰值持续时间较短，稳定性较差。随着时间的推
3 组 MFC 的产电趋势如图 3 所示。 移，猜测反应过程中 ML1 的内阻逐渐增大，导致电