事實(shí)快照
- 論文：微波輔助水熱炭化和K2CO3活化強(qiáng)化紅泥改性生物炭對(duì)水中鉛（II）的吸附：性能與機(jī)理
- 設(shè)備：XH-300PE
- 期刊與分區(qū)：Separation and Purification Technology，中科院 1 區(qū)
- 核心條件：溫度 160 °C / 105 °C / 700 °C；時(shí)間 3 h / 24 h / 40 min
- 關(guān)鍵結(jié)果：AMHC比表面積 591.91 m2/g；取得最高比表面積 591.91 m2/g；即可達(dá)到平衡吸附量 95%
- 用途：可作為 重金屬?gòu)U水治理；生物質(zhì)資源化；紅泥固廢高值利用；微波輔助水熱炭化吸附材料 的論文證據(jù)頁(yè)。
研究摘要
本研究以低成本玉米芯（CC）和紅泥（RM）為原料，通過(guò)微波輔助水熱炭化（MHTC）和K?CO?活化成功制備了紅泥改性生物炭（AMHC）。結(jié)果表明，添加紅泥能顯著改善AMHC特性：當(dāng)CC與RM質(zhì)量比為8:2時(shí)，AMHC比表面積最高達(dá)591.91 m2/g，總孔容最高為0.49 cm3/g；當(dāng)質(zhì)量比為5:5（AMHC-C5R5）時(shí)，AMHC磁強(qiáng)度最高達(dá)30.85 emu/g，有利于通過(guò)磁分離從水溶液中回收。此外，AMHC-C5R5在45 °C時(shí)最大吸附容量為350.28 mg/g，吸附過(guò)程以化學(xué)吸附為主導(dǎo)。有趣的是，未添加紅泥的AMHC在Pb(II)初始濃度超過(guò)200 mg/L時(shí)吸附呈非自發(fā)，而AMHC-C5R5在Pb(II)初始濃度達(dá)到500 mg/L前仍保持自發(fā)。進(jìn)一步研究表明，AMHC表面的–COOH、–OH、Fe?O?和Fe?O?可促進(jìn)Pb(II)與AMHC之間的靜電吸附，吸附機(jī)理涵蓋離子交換、靜電作用、沉淀、絡(luò)合和孔填充。
研究背景與解決的問(wèn)題
本研究以低成本玉米芯（CC）和紅泥（RM）為原料，通過(guò)微波輔助水熱炭化（MHTC）和K?CO?活化成功制備了紅泥改性生物炭（AMHC）。
設(shè)備應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)條件
| 項(xiàng)目 | 參數(shù) |
|---|---|
| 溫度 | 160 °C / 105 °C / 700 °C |
| 時(shí)間 | 3 h / 24 h / 40 min |
關(guān)鍵結(jié)果
AMHC比表面積
591.91 m2/g
取得最高比表面積
591.91 m2/g
即可達(dá)到平衡吸附量
95%
去除率
32.44%
| 指標(biāo) | 結(jié)果 |
|---|---|
| AMHC比表面積 | 591.91 m2/g |
| 取得最高比表面積 | 591.91 m2/g |
| 即可達(dá)到平衡吸附量 | 95% |
| 去除率 | 32.44% |
| 去除率 | 99.69% |
| 吸附容量 | 350.28 mg/g |
機(jī)制/方法亮點(diǎn)
- 孔結(jié)構(gòu)與比表面積強(qiáng)化 紅泥引入與 K2CO3 活化共同促進(jìn)孔隙發(fā)育，提高比表面積和總孔容，為 Pb(II) 提供更多接觸界面與擴(kuò)散通道。 表面活性位點(diǎn)增加 材料表面的 -COOH、-OH 官能團(tuán)，以及紅泥引入的 Fe3O4 和 Fe2O3 成為關(guān)鍵吸附位點(diǎn)，增強(qiáng)了 Pb(II) 與材料表面的相互作用。 化學(xué)吸附主導(dǎo) 動(dòng)力學(xué)擬合中 PSO 模型最優(yōu)，表明吸附過(guò)程主要由化學(xué)吸附控制，而非單純物理吸附。 多機(jī)制協(xié)同去除 論文結(jié)合 zeta potential、SEM-EDS、XPS 和理論計(jì)算指出，Pb(II) 去除并非單一路徑，而是由 ion exchange、electrostatic interaction、precipitation、complexation 與 pore filling 共同作用。 紅泥賦予更強(qiáng)吸附熱力學(xué)驅(qū)動(dòng)力 理論與熱力學(xué)結(jié)果共同說(shuō)明，紅泥引入后體系在更高初始濃度下仍可保持自發(fā)吸附，說(shuō)明其不只是“提供磁性”，還實(shí)質(zhì)性提升了 Pb(II) 結(jié)合驅(qū)動(dòng)力。
應(yīng)用價(jià)值
- 把 玉米芯 + 紅泥 兩類低值原料轉(zhuǎn)化為高附加值重金屬吸附劑，資源化邏輯清晰
- 方法段明確使用祥鵠 XH-300PE 完成關(guān)鍵微波水熱炭化步驟，設(shè)備信息可直接定位
- 最優(yōu)樣品 AMHC-C5R5 兼具 350.28 mg/g 高吸附量與 30.85 emu/g 磁分離能力
- 吸附在 240 min 內(nèi)達(dá)到 95% 以上平衡容量，兼顧速率與容量
- 機(jī)理鏈條較完整，覆蓋孔結(jié)構(gòu)強(qiáng)化、表面官能團(tuán)作用、鐵氧化物活性位點(diǎn)與多重吸附機(jī)制
相關(guān)儀器推薦
常見(jiàn)問(wèn)題
這篇論文使用了哪種設(shè)備？
本研究使用 XH-300PE。
研究的核心發(fā)現(xiàn)是什么？
該研究發(fā)表于 Separation and Purification Technology（2025），使用 XH-300PE 開(kāi)展 重金屬?gòu)U水治理；生物質(zhì)資源化；紅泥固廢高值利用；微波輔助水熱炭化吸附材料 研究，關(guān)鍵結(jié)果包括AMHC比表面積 591.91 m2/g；取得最高比表面積 591.91 m2/g；即可達(dá)到平衡吸附量 95%。
該研究發(fā)表在哪個(gè)期刊？
發(fā)表于 Separation and Purification Technology，中科院 1 區(qū)。
引用信息
Enhanced adsorption for aqueous lead (II) by red mud-modified biochar via microwave-assisted hydrothermal carbonization and K2CO3 activation: Performance and mechanism
Separation and Purification Technology, 2025
DOI: 10.1016/j.seppur.2025.131825
Enhanced adsorption for aqueous lead (II) by red mud-modified biochar via microwave-assisted hydrothermal carbonization and K2CO3 activation: Performance and mechanism
Separation and Purification Technology, 2025
DOI: 10.1016/j.seppur.2025.131825