新型酸修饰生物炭-酸纳米复合物,用于有效和经济高效地从废水中去除多重金属

科学领域:

• 环境化学环境化学
• 材料科学 材料科学 材料科学
• 化学工程是化学工程的重要组成部分.

背景情况:

• 工业废水通常含有有毒的重金属,如铜 (Cu2+), (Ni2+) 和 (Zn2+).
• 消除这些污染物的有效和经济方法对于环境保护至关重要.

研究的目的:

• 从酸修饰的生物炭-酸纳米复合物 (PGB-CS) 开发和描述一种新的,具有成本效益的吸附剂.
• 评估PGB-CS复合材料在废水中去除Cu2+,Ni2+和Zn2+的效率.
• 优化吸附参数,阐明吸附机制和热力学特性.

主要方法:

• 生物炭合成通过2小时在550°C的热解.
• 用酸和奇托对生物炭进行修改,形成PGB-CS纳米复合材料.
• 使用Box-Behnken设计 (响应表面方法) 优化吸附参数.
• 吸附性研究包括动力学,异热学,热力学和真实工业废水测试.
• 使用酸性溶液 (H₂SO₄,HNO₃,HCl) 的再生和脱落研究.

主要成果:

• PGB-CS复合材料表现出高表面积 (167.98 m2 / g) 和合适的孔隙结构 (孔隙直径9.18 nm).
• 优化的条件产生了高吸附能力:Cu2+为249.78 mg/g,Ni2+为191.48 mg/g,Zn2+为145.91 mg/g (pH值最佳).
• 吸附跟随伪二阶动力学和兰格穆尔等温法,表明化学吸附和单层吸附.
• 吸附剂在真正的工业废水中实现了显著的去除效率 (83.19% Cu2+, 61.94% Ni2+, 52.34% Zn2+).
• 吸附剂在8个循环中表现出良好的可重复使用性,具有合理的脱吸效率.

结论:

• 用酸修饰的生物炭-酸纳米复合物是一种高效和高性价比的吸附剂,用于去除重金属.
• 开发的材料为处理重金属污染的工业废水提供了可持续和可行的解决方案.
• 低合成成本 (8.13美元/g) 提高了其实际应用的经济可行性.