洁净煤技术

作者：吕学斌, 黄瑞卿, 李伟, 杨改秀, 熊健

关键词：生物炭,磁改性,磁性生物炭,青稞秸秆,磷酸盐吸附,吸附机理

针对水体磷污染问题，以青稞秸秆为碳基材料制备生物炭(BC-700)，通过共沉淀法将铁基化合物负载至生物炭表面，得到一种具有高吸附容量和强回收能力的磁性生物炭材料（MBC-700），考察了吸附条件（pH、投加量、溶液浓度以及吸附时间）对MBC-700吸附能力的影响，引入动力学模型和等温吸附模型并结合表征分析手段（SEM-EDS、XRD、XPS、FTIR以及VSM）探究MBC-700对水体磷酸盐的吸附机理。结果表明：MBC-700具有丰富的孔隙结构，铁基化合物以FeOOH和Fe3O4形式成功负载至BC-700表面，Fe3O4是MBC-700拥有较高磁性的主要原因，吸附后的磷酸盐以FePO4沉淀物和Fe—O—P络合物存在。MBC-700对磷酸盐的吸附行为是一种可自发的单分子层化学吸附，并且吸附速率受到颗粒内扩散、表面非均匀扩散以及边界层扩散等共同影响，理论最大吸附容量为5.97 mg/g。与此同时，MBC-700在较为广泛的pH范围内（3~7）对磷酸盐均具有一定的吸附能力，碱性环境会受到抑制，阴离子\mathrmCO_3^2- 和\mathrmHCO_3^- 对其吸附具有促进作用，并且MBC-700在磁场作用下的回收率达到98%以上。此外，MBC-700对磷酸盐的吸附机理涉及孔隙填充、静电吸引、配体交换、沉淀作用以及络合作用。研究为水体磷污染和生物炭回收领域提供了科学依据和技术支持。

来源：2025年第9期

《洁净煤技术》期刊编辑部

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