绿色合成磁性水热炭及对亚甲基蓝的吸附研究

以废旧锂离子电池和果树残枝为原料,采用绿色生物“浸提+水热”即“一锅烩”法,构建一种新型磁性水热炭。利用X-射线衍射(XRD)、比表面测试(BET)、扫描电镜(SEM)、红外光谱分析(FT-IR)、X射线光电子能谱分析(XPS)和振动样品磁强计(VSM)等仪器对磁性水热炭进行物相、形貌、结构和磁性特性分析。通过静态吸附试验考察磁性水热炭对亚甲基蓝(MB)的吸附行为,从吸附pH值影响、吸附平衡和吸附动力学方面对吸附过程进行分析,并探讨吸附机理以评估材料寿命。结果表明,磁性水热炭兼备磁性铁氧体特征峰和水热炭特征峰,符合物相设计要求,其中铁氧体质量分数为20%时,材料吸附性能最优,其SBET为15.17 m^(2)/g,饱和磁化强度为10.36 emu/g。当pH=8时,磁性水热炭对MB的吸附效率高达98.6%,吸附动力学过程符合伪二级(PSO)模型,即吸附过程主要由化学吸附控制,其中Langmuir模型适宜于描述吸附平衡,最大吸附容量qe为46.32 mg/g,FT-IR和XPS分析显示,C C和金属氧化物键(M—O)为MB的主要吸附位点。磁性水热炭经5次循环使用后,材料的物相、微观形貌和磁性特性无显著变化,对MB的吸附效率仍保持在90.3%,表明产品稳定性较好且易于磁分离回收。

钴镍铁氧体-生物炭的制备及对亚甲基蓝的吸附

探索废弃生物质制备磁性生物炭的方法并研究其对亚甲基蓝的吸附性能。以果树残枝为原料,采用水热法制备了一种新型磁性钴镍铁氧体-生物炭复合材料,结合扫描电镜、X-射线衍射、比表面测试、红外光谱分析和磁滞回线等手段对制备的磁性钴镍铁氧体-生物炭和生物炭进行形貌、物相、结构和磁性特性表征分析;对比考察2种材料对亚甲基蓝的吸附行为,探讨了吸附平衡和吸附动力学。结果表明,制备的磁性钴镍铁氧体-生物炭具备钴镍铁氧体和水热炭特征峰,符合设计的物相要求,其比表面积为15.2 m^(2)·g^(-1),高出纯生物炭近1倍,饱和磁化强度为10.4 A·m^(2)·kg^(-1)。2种材料的吸附动力学过程均符合伪二级模型,即吸附过程受化学吸附控制;Langmuir模型更适合描述吸附平衡,磁性钴镍铁氧体-生物炭和生物炭的最大吸附容量分别为46.3 mg·g^(-1)和44.4 mg·g^(-1)。制备的磁性钴镍铁氧体-生物炭效果好且易于磁分离回收。

新型球形介孔锰锌铁氧体的制备、表征及对亚甲基蓝的吸附特性

以废旧锌锰电池生物浸提液为前驱体、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为结构导向剂,采用水热法制备了一种新型球形介孔锰锌铁氧体(P-MZF).同时,利用扫描电镜(SEM)、比表面积(SBET)、X-射线衍射(XRD)、高分辨透射电镜(HRTEM)、选区电子衍射(SAED)、红外光谱分析(FT-IR)、X射线光电子能谱分析(XPS)和磁滞回线(VSM)等表征分析了制备的材料,并研究了其对亚甲基蓝(MB)的吸附特性.结果表明,相比于无PVP制备的样品,P-MZF的比表面积SBET(126.7 m^2·g^-1)、活性点位的增加大幅提升了对MB的化学吸附能力;吸附动力学和热力学分析表明,Pseudo second-order和Langmuir模型适合描述其对MB的吸附行为.此外,经过5次循环吸附-醇洗再生,P-MZF对MB的吸附效率仍可维持在93%以上.制备的P-MZF具有高吸附和磁回收简便的优点.