生物炭负载纳米羟基磷灰石复合材料的制备及对铅离子的吸附特性

摘要

以玉米秸秆为前体,在高温限氧条件下,将纳米羟基磷灰石(nano-HAP)负载于生物炭(BC)表面制备出了生物炭负载纳米羟基磷灰石(nHAP/BC)复合材料,并利用SEM、XRD和FTIR对其进行表征.批量吸附实验考察其对Pb2+的吸附特性,研究pH、投加量、吸附时间、初始浓度及吸附温度等因素对吸附的影响.通过吸附动力学、吸附等温线和吸附热力学分析了吸附特性,通过解吸实验考察了解吸再生效应,并对吸附机制进行了探讨.结果表明:与BC相比,nHAP/BC复合材料具备更好的吸附效果,25℃时理论最大吸附量为383.75mg/g.nHAP/BC对Pb2+的吸附符合拟二级动力学方程和Langmuir等温吸附模型,表明nHAP/BC对Pb2+的吸附为单分子层化学吸附.热力学参数 ΔG<0、ΔH>0,表明吸附是一个自发的吸热过程.nHAP/BC对Pb2+的吸附机制主要包括nano-HAP的溶解-沉淀作用以及生物炭表面—OH和—COOH等含氧官能团的络合作用.nHAP/BC具有良好的循环利用能力,是一种潜在的Pb2+高效吸附材料.