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磁性含磷油茶壳生物炭对水中磺胺甲唑的吸附特性
摘要点击 1113  全文点击 178  投稿时间:2023-04-03  修订日期:2023-05-07
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中文关键词  磁性  磷酸  油茶壳  生物炭  磺胺甲唑(SMX)  吸附
英文关键词  magnetism  phosphoric acid  Camellia oleifera shells  biochar  sulfamethoxazole (SMX)  adsorption
作者单位E-mail
韩帅鹏 华南理工大学环境与能源学院广东省固体废物污染控制与资源化重点实验室, 广州 510006 shuaipenghan@qq.com 
唐李文 华南理工大学环境与能源学院广东省固体废物污染控制与资源化重点实验室, 广州 510006  
刘勤 生态环境部珠江流域南海海域生态环境监督管理局, 生态环境监测与科学研究中心, 广州 510611  
林家亮 华南理工大学环境与能源学院广东省固体废物污染控制与资源化重点实验室, 广州 510006  
李晓慢 华南理工大学环境与能源学院广东省固体废物污染控制与资源化重点实验室, 广州 510006  
程建华 华南理工大学环境与能源学院广东省固体废物污染控制与资源化重点实验室, 广州 510006
华南协同创新研究院, 东莞 523808 
jhcheng@scut.edu.cn 
胡勇有 华南理工大学环境与能源学院广东省固体废物污染控制与资源化重点实验室, 广州 510006  
中文摘要
      以废弃油茶壳为原料,采用磷酸活化和铁盐共沉积进行改性制备得到磁性含磷生物炭(MPBC).通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、比表面积和孔径分析(BET)、傅立叶红外光谱(FT-IR)和X射线光电子能谱(XPS)等技术对材料进行表征分析,MPBC孔隙多、比表面积高(1 139.28 m2·g-1)、表面官能团丰富,且能够在外加磁场的作用下快速实现固液分离.探究了其对水体中磺胺甲唑(SMX)的吸附行为和影响因素,该吸附剂在酸性和中性环境中对SMX表现出优异的吸附性能,而碱性条件和CO32-的存在对吸附具有明显的抑制作用.其吸附过程符合准二级动力学和Langmuir模型,其吸附速率快,最大吸附容量可达356.49 mg·g-1.吸附机制主要是SMX分子和 MPBC的焦磷酸盐表面官能团(C—O—P键)发生的化学吸附作用,此外还包括氢键作用、π—π电子供体-受体(π—π EDA)作用和孔隙填充效应.MPBC吸附剂的开发为废弃油茶壳的资源化利用和磺胺甲唑废水处理提供一条有效途径.
英文摘要
      Magnetic phosphorous biochar (MPBC) was prepared from Camellia oleifera shells using phosphoric acid activation and iron co-deposition. The materials were characterized and analyzed through scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffractometry (XRD), specific surface area and pore size analysis (BET), Fourier infrared spectroscopy (FT-IR), and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). MPBC had a high surface area (1 139.28 m2·g-1) and abundant surface functional groups, and it could achieve fast solid-liquid separation under the action of an external magnetic field. The adsorption behavior and influencing factors of sulfamethoxazole (SMX) in water were investigated. The adsorbent showed excellent adsorption properties for SMX under acidic and neutral conditions, and alkaline conditions and the presence of CO32- had obvious inhibition on adsorption. The adsorption process conformed to the quasi-second-order kinetics and Langmuir model. The adsorption rate was fast, and the maximum adsorption capacity reached 356.49 mg·g-1. The adsorption process was a spontaneous exothermic reaction, and low temperature was beneficial to the adsorption. The adsorption mechanism was mainly the chemisorption of pyrophosphate surface functional groups (C—O—P bond) between the SMX molecule and MPBC and also included hydrogen bonding, π—π electron donor-acceptor (π—πEDA) interaction, and a pore filling effect. The development of MPBC adsorbent provides an effective way for resource utilization of waste Camellia oleifera shells and treatment of sulfamethoxazole wastewater.

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