Page 236 - 《精细化工》2023年第12期

·2778· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 40 卷

型更适合描述 PSB 改性 PMBC 对 U(Ⅵ)的吸附行为， 表 2 PMBC+PSB24 吸附 U(Ⅵ)的动力学方程拟合参数
这也说明 PMBC 上的 U(Ⅵ)结合位点是异质的，化学 Table 2 Fitting parameters of kinetic equation for adsorption
of U(Ⅵ) by PMBC+PSB24
吸附占主流。Freundlich 拟合结果 n 均大于 1，说明
PSB 改性 PMBC 吸附性能较好，吸附过程易于进行。 拟一阶动力学模型 拟二阶动力学模型
实验
bQ  吸附剂 q e/ 模拟 K 2/ 模拟
Q  max e （5） (mg/g) min –1 q e/ R 2 [g/(mg· q e/ R 2
K 1/
e

1 b e (mg/g) min)] (mg/g)
1 PMBC+
Q  K  n （6） PSB24 49.851 0.016 1.267 0.460 0.02 49.407 0.999
e F e
式中：Q e 为平衡时的吸附量(mg/g)；Q max 为理论饱
和吸附量(mg/g)；  为 U(Ⅵ)的平衡质量浓度(mg/L)；b
e
为 Langmuir 等温吸附 模型常数 (L/mg) ； K F 为
Freundlich 等温吸附模型中吸附容量常数(L/g)；n 为
Freundlich 等温模型中吸附强度常数。

图 11 PMBC+PSB24 的等温线模型（pH=4）
Fig. 11 Isotherm model of PMBC+PSB24 (pH=4)

表 3 PMBC+PSB24 吸附 U(Ⅵ)的等温吸附拟合参数
Table 3 Isothermal adsorption fitting parameters of U(Ⅵ )
adsorption by PMBC+PSB24
Langmuir 模型 Freundlich 模型
温度/℃
2
2
q max/(mg/g) b/(L/mg) R K F/(L/g) n R
20 533.078 1.212 0.765 242.957 2.882 0.813
30 509.731 2.407 0.783 280.424 3.311 0.835
40 494.309 10.411 0.828 383.982 20.408 0.851

2.7 PSB 改性 PMBC 固定 U(Ⅵ)机理分析
本研究中，U(Ⅵ)去除率在 PMBC 单独作用时
最高仅为 72.49%，而在 PMBC+PSB24 体系最高可
达 99.46%，与 PMBC 相比提升 26.97%，且 pH 适应
范围更广，说明 PSB 与 PMBC 具有良好的协同作用。
BET 结果表明，PSB 改性使生物炭的比表面积
和孔隙率增加，提供了更多的吸附位点。XRD 结果
证明 SEM（图 4d）和 TEM（图 6b）中出现的晶体
为 K(UO 2 )(PO 4 )•3H 2 O。改性后 PSB 仍具生物矿化活
性，在酸性磷酸酶和有机酸的协同作用下将不溶性
磷分解为正磷酸盐 [37] ，通过创造局部过饱和条件和

图 10 PMBC/PMBC+PSB24 的吸附动力学〔U(Ⅵ)质量浓 降低成核所需的活化能，促使 U(Ⅵ)磷酸盐矿物在生
度 10 mg/L、pH=4、θ=30 ℃〕（a）；PMBC+PSB24 物炭表面和菌株内部形成 [13] 。FTIR 和 XPS 结果表
的拟二阶动力学模型（b）和拟一阶动力学模型（c） 明，PSB 改性使得生物炭暴露出更多的—OH、P—
Fig. 10 Adsorption kinetics of PMBC/PMBC+PSB24 [U(Ⅵ) O 等官能团，这些基团为 U(Ⅵ)提供了成核位点 [38] ，
mass concentration of 10 mg/L, pH=4, θ=30 ℃] 说明生物改性可通过增加官能团丰度来提高生物炭
(a) and pseudo-second-order kinetics model (b) [39]
and pseudo-first-order kinetics model (c) of 对重金属的修复效率。JIANG 等 研究表明，经微
PMBC+PSB24 生物改性后，生物炭的孔隙率进一步提高，提供更