中文关键词改性氯化锌稻壳生物炭甲基橙(MO)吸附 英文关键词modifiedzinc chloriderice husk biocharmethyl orange (MO)adsorption

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史月月	中国科学院广州能源研究所, 广州 510640 中国科学院可再生能源重点实验室, 广州 510640 广东省新能源和可再生能源研究开发与应用重点实验室, 广州 510640 中国科学技术大学纳米科技学院, 苏州 215123	2310859447@qq.com
单锐	中国科学院广州能源研究所, 广州 510640 中国科学院可再生能源重点实验室, 广州 510640 广东省新能源和可再生能源研究开发与应用重点实验室, 广州 510640
袁浩然	中国科学院广州能源研究所, 广州 510640 中国科学院可再生能源重点实验室, 广州 510640 广东省新能源和可再生能源研究开发与应用重点实验室, 广州 510640	yuanhr@ms.giec.ac.cn

中文摘要 本文以废弃稻壳为原料，通过不同改性方法将其制成生物炭吸附剂，并用于水体中甲基橙（MO）的吸附.通过氮吸附、X射线衍射（XRD）、傅立叶转换红外光谱（FT-IR）、扫描电镜分析（SEM）、热重分析（TG）、透射电镜（TEM）和X射线光电子能谱（XPS）等技术分析了改性剂种类、浸渍比和热解温度对生物炭的物理化学性质及对MO吸附量的影响，发现热解温度为400℃，以ZnCl₂为改性剂，浸渍比为2：1时制备的生物炭Z2RT400对MO的去除效果最好.以Z2RT400为吸附剂，探究吸附剂添加量、吸附时间、初始污染物浓度、溶液pH等对甲基橙吸附效果的影响，结果表明，饱和吸附时间为420 min，吸附反应的最佳pH为4，当吸附剂用量为10 mg，初始甲基橙浓度为2000 mg·L^-1时，Z2RT400对MO的最大吸附量可达1967.72 mg·g^-1；当吸附剂添加量为80 mg时，去除率最高可达99.52%.此外，对吸附机制进行分析，发现吸附等温线数据符合Freundlich模型，吸附动力学数据符合拟二级动力学模型，说明吸附以化学吸附为主，物理吸附为辅.因此，废弃稻壳为原料改性制备的生物炭可作为高效的有机染料吸附剂，并应用于水体中污染物的治理. 英文摘要 Waste rice shell (RS) was used for modified biochar preparation via different activation methods. The types of modifiers, impregnation ratio, and pyrolysis temperature have significant effects on the characteristics of biochar and the adsorption capacity of methyl orange (MO). The physical and chemical properties of modified biochar and MO adsorption mechanisms were analyzed by N₂-adsorption, X-ray diffraction (XRD), Fourier infrared spectroscopy (FT-IR), field emission scanning electron microscopy (SEM), thermogravimetric analyzer (TG), transmission electron microscopy (TEM), and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) techniques. The results showed that the modified biochar (named Z2RT400) prepared at 400℃ with a mass ratio of 2:1 (ZnCl₂:rice shell) had the highest adsorption capacity for MO. Under the following conditions with a solution pH value of 4, adsorbent dosage of 10 mg, initial MO concentration of 2000 mg·L^-1, and reaction time of 420 min, the maximum adsorption capacity of Z2RT400 was 1967.72 mg·g^-1. When the adsorbent dosage was 80 mg, the maximum removal rate reached 99.52%. The adsorption data fitted well with the pseudo-second order kinetic model and Freundlich isotherm model, which indicates that chemical adsorption is the main adsorption mechanism and physical adsorption is the auxiliary adsorption mechanism. Therefore, the waste rice shell derived biochar can be used as a highly efficient dye adsorbent in applications such as sewage treatment.

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