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吃剩的虾壳不要扔,科学家变废为宝制成生物炭,快速去除水体有机污染

2021-04-16 19:40 前瞻网   

 

吃剩的虾壳不要扔,科学家变废为宝制成生物炭,快速去除水体有机污染

近日,湖南大学教授汤琳课题组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。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。

该论文以“Insight into the key factors in fast adsorption of organic pollutants by hierarchical porous biochar”为题,发表在《有害物质杂志》上。

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。

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责任编辑: 4114RWL

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