低温热解磷酸改性花生壳生物炭的制备及对水中Cr（Ⅵ）的去除

摘要

以花生壳为原料，利用H₃PO₄为活化剂，低温热解制备了改性生物炭，并对其去除水中Cr（Ⅵ）的效果及机理进行了探究。研究了溶液p H、生物炭投加量、反应时间及初始质量浓度对去除效果的影响，借助SEM、BET、 XPS、 FTIR表征了其结构和组成，并探讨了去除机理。结果表明，低温热解与高温热解制备的改性生物炭对Cr（Ⅵ）的去除效果无显著性差异，且低温热解节能环保。低温热解磷酸改性生物炭（PBC350）去除Cr（Ⅵ）的最适条件为Cr（Ⅵ）的初始质量浓度为100 mg/L, 50 mL溶液中投加量为0.10 g, pH=2，反应时间8 h，在最适条件下，Cr（Ⅵ）的去除率达到99.0%，约为未改性生物炭（BC350）的1.5倍。表征结果表明，PBC350表面形成了致密的、蜂窝状的孔隙结构，比表面积为17.75 m²/g，比BC350的比表面积提升了近20倍，同时，XPS和FTIR结果显示，PBC350成功掺杂了磷元素，引入大量含磷（P-O）官能团，能提供电子参与Cr（Ⅵ）还原，提高了Cr（Ⅵ）的去除率。本研究为低温热解磷酸改性生物炭在废水重金属治理中的应用提供了理论基础。

关键词

花生壳生物炭 / 六价铬Cr(Ⅵ) / 磷酸改性 / 低温热解