海藻酸钠表面功能化磁性生物炭对亚甲基蓝的吸附特性

doi:10.19964/j.issn.1006-4990.2023-0180

摘要/Abstract

摘要：

利用海藻酸钠（SA）表面改性磁性生物炭（SBC），制备海藻酸钠改性磁性炭（Fe₃O₄@SBC-SA）以提高对亚甲基蓝（MB）的吸附能力。对吸附剂的表观形貌和结构进行表征，并结合动力学、等温线和热力学研究探讨Fe₃O₄@SBC-SA对亚甲基蓝的吸附特性。结果表明：Fe₃O₄和SA成功负载到SBC；改性后的Fe₃O₄@SBC-SA对亚甲基蓝的吸附能力高于SBC；Fe₃O₄@SBC-SA对亚甲基蓝的最佳吸附pH为7.0，在120 min时达到吸附平衡。对实验结果进行模型拟合分析得出，Fe₃O₄@SBC-SA对亚甲基蓝的吸附过程更符合Langmuir模型和准二级吸附动力学方程，吸附过程主要为单分子层吸附和化学吸附，饱和吸附量达到172.41 mg/g。Fe₃O₄@SBC-SA对亚甲基蓝的吸附机理主要是通过羧基与亚甲基蓝之间的静电引力将亚甲基蓝吸附到Fe₃O₄@SBC-SA上。该研究对Fe₃O₄@SBC-SA吸附处理废水中亚甲基蓝具有一定的实际意义。

关键词: 亚甲基蓝, 海藻酸钠, 甘蔗渣炭, 吸附

Abstract:

Sodium alginate-modified magnetic biochar（Fe₃O₄@SBC-SA） was prepared from sodium alginate（SA） surface modified magnetic biochar（SBC） to improve the adsorption capacity of biochar for methylene blue（MB）.The apparent morphology and groups of the adsorbents were characterized，and the kinetic，isotherm and thermodynamic studies were used to discuss the adsorption characteristics of methylene blue via Fe₃O₄@SBC-SA.The experimental results showed that Fe₃O₄and SA were successfully loaded onto SBC via the modification process，the MB adsorption property of Fe₃O₄@SBC-SA was better than SBC，the optimum adsorption pH was 7.0，and the adsorption equilibrium was reached at 120 min.The model fitting analysis of the experimental results showed that the adsorption process of methylene blue by Fe₃O₄@SBC-SA was more consistent with the Langmuir model and the quasi-second-order adsorption kinetic equations.The adsorption process was mainly monolayer adsorption and chemical adsorption，and the saturated adsorption capacity reached 172.41 mg/g.Fe₃O₄@SBC-SA adsorption mechanism of methylene blue was mainly through the electrostatic attraction between the carboxyl group and methylene blue.This study had certain practical significance for Fe₃O₄@SBC-SA adsorption treatment of methylene blue in wastewater.

Key words: methylene blue, sodium alginate, bagasse carbon, adsorbent

中图分类号:

X751

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图/表 17

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参考文献 29

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亚甲基蓝质量浓度/（mg·L^-1）	q_e，exp/ （mg·g^-1）	准一级动力学模型			准二级动力学模型				颗粒内扩散模型
亚甲基蓝质量浓度/（mg·L^-1）	q_e，exp/ （mg·g^-1）	k₁/ min^-1	q_e/ （mg·g^-1）	R²	k₂/ （g·mg^-1·min^-1）	q_e/ （mg·g^-1）	R²		k_d/ （mg·g^-1·min^1/2）	c	R²
100	81.57	0.015 5	11.39	0.961	0.005 7	81.97	0.999	2.70		59.03	0.971
150	106.04	0.013 3	14.85	0.902	0.003 3	106.38	0.999	5.02		64.60	0.963
200	118.80	0.016 9	19.06	0.936	0.002 7	119.05	0.999	3.73		82.45	0.951

温度/ ℃	Langmuir模型			Freundlich模型
温度/ ℃	K_L/ （L·mg^-1）	q_m/（mg·g^-1）	R²	k_F/（mg^1-1/ⁿ · L^1/ⁿ ·g^-1）	n	R²
25	0.005 8	172.41	0.991	26.398 9	3.27	0.987
40	0.006 1	163.93	0.994	22.539 4	3.12	0.989
55	0.006 3	158.73	0.993	16.120 5	2.78	0.990

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