Page 232 - 《精细化工》2023年第12期

·2774· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 40 卷

得产物，分别命名为 PMBC+PSB6、PMBC+PSB24、 素进行代谢，随着改性时间的增加，改性 48 h 组
PMBC+PSB48（统称为 PMBC+PSB），于 4 ℃的冰 （PMBC+PSB48）PSB 分解的营养元素首先被自身
箱保存备用。 利用导致除 U(Ⅵ)效果下降，说明合适的改性时间是
1.4 PSB 改性生物炭除 U(Ⅵ)实验 提升 PMBC+PSB pH 稳定性和吸附效率的关键 [15] 。
室温（30 ℃）下，分别将 10 mg 改性后生物炭
置于 50 mL 质量浓度为 10 mg/L 的 U(Ⅵ)溶液中，未
改性生物炭（PMBC）作为对照组，反应 24 h 后将
溶液以 10000 r/min 离心 10 min 并通过 0.22 µm 滤
膜，利用 ICP-MS 测定滤液中 U(Ⅵ)质量浓度，用钼
蓝比色法 [14] 测定滤液中磷的浓度。沉淀收集后经离
心，过滤，–50 ℃冷冻 6 h，–45 ℃真空干燥 12 h
后进行表征。PMBC 和 PMBC+PSB24 吸附 U(Ⅵ)后
的产 物分别 标记 为 PMBC+U( Ⅵ ) 和
PMBC+PSB24+U(Ⅵ)。根据式（1）和（2）计算生

物炭对 U(Ⅵ)的吸附量和吸附率。 图 1 不同 pH 下 PMBC+PSB 对 U(Ⅵ)的去除率
(   ) V Fig. 1 Removal rate of U(Ⅵ) by PMBC+PSB at different pH
q  0 e （1）
m
   2.2 生物改性对生物炭释磷量的影响
R /%  0 e  100 （2） 不同 pH 下，各组生物炭在 U(Ⅵ)溶液和水中磷
 0 的释放量如图 2 所示。
式中：q 为 U(Ⅵ)的吸附量，mg/g；R 为 U(Ⅵ)的吸

附率，%；  为吸附前溶液中 U(Ⅵ)的质量浓度，mg/L；
0
ρ e 为吸附后溶液中 U(Ⅵ)的质量浓度，mg/L；V 为
溶液体积，L；m 为生物炭质量，g。
1.5 PMBC+PSB 吸附再生性能
为探究 PMBC+PSB 的重复利用性，进行了吸附
和解吸实验。使用 0.1 mol/L Na 2 CO 3 溶液作为解吸
液处理 PMBC+PSB，将已吸附 U(Ⅵ)的 PMBC+PSB
加入到 50 mL 0.1 mol/L Na 2 CO 3 溶液中，30 ℃下振
荡 24 h。之后，用 50 mL 去离子水洗涤 PMBC+PSB，
离心收集沉淀后经 70 ℃烘箱干燥 2 h，将 PMBC+
PSB 再次用于处理 50 mL 质量浓度为 10 mg/L 的
U(Ⅵ)水溶液。如此吸附和解吸循环 5 次，考察其重
复利用性能。

2 结果与讨论

2.1 生物改性时间对生物炭除铀效果的影响
不同 pH 下，改性时间对 U(Ⅵ)去除率（按 1.4
节进行除铀实验）的影响如图 1 所示。改性前，PMBC
对 U(Ⅵ)的去除率受 pH 变化影响较大，在 pH 为 4 时，

U(Ⅵ)去除率最高，为 72.49%。经 PSB 改性后，各组 a—U(Ⅵ)=10 mg/L；b—水
改性生物炭除 U(Ⅵ)效果均得到了不同程度的提升。 图 2 不同 pH 下各组生物炭中释磷量
Fig. 2 Release of phosphorus from biochar in each group at
其中，改性 24 h 的 PMBC+ PSB24 pH 适应范围最广，
different pH
并且在 pH 为 4 时，对 U(Ⅵ) 的去除率高达 99.46%。
而改性 6 和 48 h 组生物炭（ PMBC+PSB6 和 PSB 可通过释放有机酸将 PMBC 中不溶性磷分
PMBC+PSB48）对 U(Ⅵ)的去除率在 pH 为 6、7 时 解，因此，由图 2 可知，相比未改性生物炭，改性生
急剧下降，甚至低于未改性生物炭。这是由于 PSB 物炭的释磷量明显提升。改性 24 h 的生物炭（PMBC+
在改性后仍具有生物活性，利用生物炭中的营养元 PSB24）释磷量（在 pH 4~6）优于同等条件下的