咖啡渣生物质炭的制备及其对矿井水中氟离子的去除研究

作者

侯嫔李佳兴张春晖冉雅惠吴盟盟肖楠
单位

中国矿业大学（北京）化学与环境工程学院中关村至臻环保股份有限公司
摘要

近年来矿井水中氟离子含量超标问题尤为突出,不仅影响矿井水处理后的回用水质,而且危害人体健康。为了同时实现固废资源化利用和矿井水中氟离子的去除,本文以废弃咖啡渣为原料,采用化学活化法制备了一种新型矿井水中氟离子的吸附剂——咖啡渣生物质炭（CRB）,通过单因素法优化了制备过程中的活化剂种类、活化温度和活化浓度;通过动力学和等温吸附实验对比分析了优化前后CRB对氟离子的吸附效能;通过表面物化特性表征探究了优化后的CRB（O-CRB）对氟离子的吸附机理。结果表明:当采用氯化锌为活化剂、浓度为4 mol/L、活化温度为400℃时,获得了吸附性能最优的O-CRB,其对氟离子的最大吸附量为2.20 mg/g,是活化前CRB的1.30倍;与优化前相比,O-CRB的中孔孔容量与比表面积明显增加,含氧官能基团（-COOH）含量和表面Zeta电位升高,且吸附氟离子后O-CRB表面的氯离子含量明显降低（3.27%至0.61%）、氟离子含量明显增加（0.76%至10.34%）,从而可推测出O-CRB吸附氟离子的主要机理为静电吸附和离子交换。
关键词

咖啡渣生物质炭矿井水氟离子吸附机理
基金项目(Foundation)

国家重点研发计划（2018YFC0406404-5）；越崎青年学者资助计划（2020QN09）；中央高校基本科研业务费专项资金（2020YQHH03）；中关村至臻环保股份有限公司科技项目（U027025）；
文章目录

1 实验与方法
1.1 材料与试剂
1.2 CRB的制备与优化
1.3 氟的吸附和碘值与亚甲蓝的测定
1.4 CRB与O-CRB的表征
2 结果与讨论
2.1 CRB制备条件的优化
2.1.1 活化剂的种类
2.1.2 活化剂的浓度
2.1.3 活化温度
2.2 CRB与O-CRB吸附氟离子的效能研究
2.2.1 动力学吸附
2.2.2 等温吸附
2.3 CRB与O-CRB的机理分析
2.3.1 SEM分析
2.3.2 BET和XPS元素分析
2.3.3 FTIR分析
2.3.4 Zeta电位分析
3 结论
引用格式

侯嫔,李佳兴,张春晖,冉雅惠,吴盟盟,肖楠.咖啡渣生物质炭的制备及其对矿井水中氟离子的去除研究[J].矿业科学学报,2021,6(06):746-754.
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