硫铁改性生物炭对水中Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的去除研究
Removal of Sb(Ⅲ)and Sb(Ⅴ)from water by sulfur-iron modified biochar
张森 1曹莹 2高存富 2孟甜 2李强 2姜登岭3
作者信息
- 1. 中国环境科学研究院环境检测与实验中心,北京 100012;华北理工大学建筑工程学院,河北 唐山 063210
- 2. 中国环境科学研究院环境检测与实验中心,北京 100012
- 3. 华北理工大学建筑工程学院,河北 唐山 063210
- 折叠
摘要
以九水合硫化钠、七水合硫酸亚铁、生物炭为原料,采用共沉淀法制备硫铁改性生物炭材料(FeS-BC),并研究其对水中Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的吸附性能,利用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)对硫铁改性生物炭的形貌及结构进行表征.结果表明,在pH=7、质量浓度为1g/L条件下对10 mg/L Sb(Ⅲ)吸附率达到 80.26%,在pH=7、质量浓度为 7g/L条件下对 10 mg/L Sb(Ⅴ)的吸附率达到 89.48%;在最佳FeS/BC质量比、固液比的情况下对Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)最大吸附量分别为32.20、22.35 mg/g;pH对Sb(Ⅲ)去除率影响不大,在pH=10 时对Sb(Ⅴ)去除率影响比较明显;CO2-3、PO3-4、SiO2-3 对Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)的吸附具有不同程度的抑制作用;经试验模拟表面材料对Sb(Ⅲ)和Sb(Ⅴ)吸附符合准二级动力学和Langmuir等温模型.
Abstract
Sulfur-iron modified biochar material(FeS/BC)is prepared from sodium sulfide nonahydrate,ferrous sulfate heptahydrate and biochar via a coprecipitation method,and its adsorption performance to Sb(Ⅲ)and Sb(Ⅴ)is studied.The morphology and structure of FeS/BC is characterized by means of SEM,FT-IR,XRD and XPS.It is found that under pH=7 and a mass concentration of 1g·L-1,the adsorption rate of FeS/BC reaches 80.26％Sb(Ⅴ)for 10 mg·L-1 Sb(Ⅲ),and89.46％for10 mg·L-1 Sb(Ⅴ).The maximum adsorption capacities of Sb(Ⅲ)and Sb(Ⅴ)are 32.20 mg·g-1 and 22.35 mg·g-1,respectively by the FeS/BC with the optimal mass ratio and solid/liquid ratio.The pH has hardly impact on the removal of Sb(Ⅲ)whereas it significantly affects the removal of Sb(Ⅴ)at pH=10.CO2-3,PO3-4 and SiO2-3 exhibit varying degrees of inhibition on the adsorption to Sb(Ⅲ)and Sb(Ⅴ).It is found through experiments simulation that the adsorption of Sb(Ⅲ)and Sb(Ⅴ)by the surface material follows pseudo second order kinetics and Langmuir isotherm models.
关键词
锑/硫化亚铁/生物炭/吸附Key words
antimony/ferrous sulfide/biochar/adsorption引用本文复制引用
基金项目
国家重点研发计划项目(2020YFC1807703)
出版年
2024
NETL
NSTL
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