在微波合成可可豆的原始生物炭上Cd2+ (aq) 的吸附动力学:绿色,实验和DFT方法
Jhonny Correa-Abril1,2, Ullrich Stahl1, Elvia V Cabrera1
1Universidad Central del Ecuador, Facultad de Ingeniería Química, Grupo de Investigación en Moléculas y Materiales Funcionales (MoléMater), Enrique Ritter s/n y Bolivia, Quito, Pichincha 170521, Ecuador.
iScience
|June 6, 2024
概括
可可豆皮生物炭使用微波辅助热解产生,有效地从水中去除离子. 这种废物转化为资源的方法为净化水提供了可持续的解决方案.
科学领域:
- 环境化学环境化学
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 可持续工程 可持续工程
背景情况:
- 水生环境中的 (Cd2+) 污染存在重大风险.
- 农业废物如可可豆 (CPH) 的价值化对于可持续的资源管理至关重要.
- 开发高效,具有成本效益的吸附剂来去除重金属是一个关键的环境挑战.
研究的目的:
- 通过微波辅助热解 (MAP) 来合成和描述CPH中的生物炭.
- 评估CPH生物炭 (BCCPH) 作为从水溶液中去除Cd2+的吸附剂的效率.
- 阐明Cd2+对BCCPH的吸附机制和热力学特性.
主要方法:
- 微波辅助热解 (MAP) 在720W的CPH15分钟产生生物炭.
- 生物炭的物理化学和形态特性的表征.
- 批量吸附实验研究Cd2+去除动力学,同热和热力学.
- 使用兰格穆尔和其他动力模型分析吸附数据.
- 对Cd2+结合部位的分子水平的研究.
主要成果:
- BCCPH表现出有利的物理化学特性和适合吸附的多孔结构.
- 根据Langmuir模型,Cd2+的最大吸附能力被确定为14.694 mg/g.
- 吸附主要由物理吸附控制,受含氧活性部位的影响.
- 观察到CdCO3的形成和Cd2+与表面芳香碳原子的结合.
- 吸附过程被证实是自发的和内热的.
结论:
- 通过MAP生产的BCCHPH是一种有效的吸附剂,用于从水中去除Cd2+.
- 这项研究展示了一种可持续的方法,用于将CPH废物转化为有价值的水净化材料.
- 这些发现突出了农业残留物生物炭在环境修复方面的潜力.
