作者:王方 来源:中国科学报 发布时间:2021/4/16 10:10:57
选择字号:
多层级孔生物炭实现污染物快速吸附

 

生物炭是一种原料丰富、制备简单、绿色友好的多孔吸附剂材料,在环境污染控制的工程应用中颇具潜力。近年来,为了制备高性能生物炭吸附材料,研究者通过多种手段来提升生物炭的孔隙数量,以期提升其对污染物的吸附容量。吸附容量成为大多研究中衡量生物炭吸附性能的唯一标准,却鲜少有研究关注其对污染物的吸附平衡速率。

近日,湖南大学教授汤琳课题组在《有害物质杂志》上发表研究论文。该团队制备了一种多层级孔生物炭(HPB),能快速实现水体中有机污染物的吸附去除。实验表明,多层级孔结构是赋予其快速吸附平衡能力的关键,高石墨化程度能提升其吸附容量。研究揭示了生物炭材料的孔隙结构与其吸附速率之间的关系,为进一步制备高效的生物炭材料提供了基础。

该团队以废弃虾壳为原料,制备了多层级孔高石墨化的生物炭HPB,并考察其对多种污染物的吸附去除性能。研究表明,HPB对RHB(罗丹明B)、DCP(2,4—二氯苯酚)和TC(盐酸四环素)具有良好的吸附去除效果,对应的最大吸附平衡容量(Qm)均大于300 mg/g,且几乎均能在10 分钟内达到吸附平衡。

对污染物的吸附形式进行分析,结果表明,带明显电荷的RHB和TC倾向于以单层吸附的方式实现吸附去除,而DCP倾向于多层吸附。此外,在单层吸附体系中,静电相互作用(带电荷量)对吸附的贡献是π—π相互作用贡献的5.13倍,而在多层吸附体系中,生物炭的苯环结构(π—π相互作用)是吸附的主要贡献位点。

为了进一步揭示HPB微观结构与其吸附性能之间的关系,该团队分别制备了Porous-B(高石墨化程度但非层级孔)和HPB-600(多层级孔但石墨化程度低)两种材料用于对比,并对其单位比表面积的吸附能力进行换算。结果表明,多层级孔结构是赋予其快速吸附平衡能力的关键,高石墨化程度能提升其吸附容量。

此外,该研究还将HPB做成生物炭柱和生物炭包,以解决粉体材料难以回收的局限。两种方式下,HPB均具有较好的吸附去除性能。

相关论文信息:https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2020.123610

 
版权声明:凡本网注明“来源:中国科学报、科学网、科学新闻杂志”的所有作品,网站转载,请在正文上方注明来源和作者,且不得对内容作实质性改动;微信公众号、头条号等新媒体平台,转载请联系授权。邮箱:shouquan@stimes.cn。
 
 打印  发E-mail给: 
    
 
相关新闻 相关论文

图片新闻
粉色饭来了,它是肉还是米? 土卫一存在地下海洋
迄今最小恒星,半径仅约地球7倍 科研人员在粤港澳大湾区发现齿菌新物种
>>更多
 
一周新闻排行
 
编辑部推荐博文