中国环境科学

作者：李兴发, 潘寒风, 安小伟, 马旭莉, 李永国

单位：1. 太原理工大学环境与生态学院, 山西 晋中 030600;2. 山西浙大新材料与化工研究院, 山西 太原 030000;3. 中国辐射防护研究院, 山西 太原 030000

关键词：核桃壳,生物炭,碘捕获,环己烷,密度泛函理论

基金：山西省科技合作专项项目(202204041101046);山西浙大新材料与化工研究院科研项目(2022SX-TD013)

将农业废弃物制备成生物炭用于碘捕获具有以废治废的生态功能.废弃核桃壳制备的生物炭具有丰富的孔隙结构和良好的热稳定性,孔径分布以微孔为主,介孔和大孔为辅.静态吸附实验表明,生物炭对气态碘捕获量可达2027mg/g.水溶液中碘捕获实验表明0.1g/L的生物炭在pH=5时对20mg/L和100mg/L的单质碘在90min内均达到97%以上的碘去除.0.4g/L的生物炭对环己烷中20mg/L的单质碘在90min内达到99%以上的碘去除,上述性能均优于同条件下商业核级活性炭的性能.机理研究表明核桃壳生物炭对碘的捕获机制主要为物理吸附作用,吸附后的碘通过电荷转移形成多碘离子.良好的孔结构是核桃壳生物炭具有高碘捕获性能的重要原因,微孔对于碘捕获具有主导作用,分级多孔有助于碘在生物炭结构内外的迁移传递.密度泛函理论(DFT)计算结果支持实验结论,对于单分子层吸附,碘分子更易吸附在与自身动力学大小相匹配的孔径内.

来源：2024年第10期

《中国环境科学》期刊编辑部

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