核桃青皮制备高含氧量多孔炭及其对Ni2+的吸附性能

摘要

以核桃青皮为原料,先用水热法制备其炭前驱体,然后以不同的温度活化得到生物质炭(HBCx).采用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、氮气吸附-脱附仪(BET)和X射线光电子能谱(XPS)等手段对HBCx进行了表征,并考察其对废水中高浓度和低浓度Ni2+的吸附性能.SEM和BET表征结果表明,大量的大孔(约2μm)均匀地分布在HBCx上,其具有分级多孔结构,当活化温度为800℃,所得HBC800的比表面积为94 m2/g,平均孔径为4.07 nm;炭材料表面含氧和含氮官能团丰富,氧含量(摩尔分数)高达21.24％,可与Ni2+发生离子交换或共沉淀,这些基团有利于吸附过程的进行.所制备的多孔炭对废液中低浓度的Ni2+去除率接近100％,表现出优异的吸附性能.Langmuir等温模型能很好地描述了HBCx对Ni2+的吸附过程,为单分子层吸附,HBC800对Ni2+的最大理论吸附量高达127.39 mg/g.拟二级吸附动力学模型可以更好地反映吸附过程,吸附速率主要由化学吸附所控制.固定床动态吸附结果表明该材料有优异的工业应用前景.