过程工程学报 ›› 2024, Vol. 24 ›› Issue (9): 1106-1119.DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.223363CSTR: 32067.14.jproeng.223363
张继欢1, 张晋玮1, 武文龙2, 林嗣强1,3, 李燕1,3, 丁磊1,3*
Jihuan ZHANG1, Jinwei ZHANG1, Wenlong WU2, Siqiang Lin1,3, Yan LI1,3, Lei DING1,3*
摘要: 本研究以农业废弃物丝瓜络为原材料,采用碳酸氢钠为活化剂,通过浸渍-热解法制备出了可高效吸附水中卡马西平(CBZ)的碳酸氢钠改性生物炭(SBC),并通过表征手段分析了其表面形貌、孔径分布、官能团、石墨化程度等物理化学特征。通过批量实验研究了温度、投加量、pH等因素对SBC吸附水中CBZ的影响。结果显示,相比原始生物炭(BC),SBC有着更高的比表面积531.43 m2/g和更丰富的孔径结构。CBZ的去除效率随着SBC投加量的增加而增加。溶液pH对CBZ去除的影响不明显。Sips模型可以更好地描述SBC对CBZ的吸附平衡规律,在298 K时的吸附容量可达125.52 mg/g。热力学分析表明SBC对CBZ吸附为自发吸热过程,且以物理吸附过程为主。通过对SBC的位点能量分布分析和密度泛函理论分析进一步探究了SBC对CBZ的增强吸附机理。结果显示氢键、π-π电子受体-供体和孔填充作用参与了SBC吸附CBZ的过程。甲醇可有效再生吸附饱和的SBC,经过四次吸附脱附循环后,SBC对CBZ的吸附量仍保持在68.132 mg/g。本工作以农林废弃物丝瓜络为炭源制备生物炭去除水中污染物,为同时实现农业废弃物资源化和消减环境污染提供了一条可行途径。