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科研人员研究提出了一种制备镧改性生物炭用于磷素高效吸附的新方法

作者: 发布时间:2023-09-14 来源 :
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近日,农业农村部成都沼气科学研究所秸秆资源化利用创新团队代立春研究员课题组联合西南科技大学竹文坤团队提出了一种利用热空气氧化同步调控镧(La)在生物炭表面的配位环境及化学形态进而实现养殖废水磷素高效吸附回收的方法,相关研究成果发表在自然指数期刊《无机化学(Inorganic Chemistry)

碳酸镧包括碱式碳酸镧、碳酸氧镧等形态),相比常见的氢氧化镧具有更低的镧溶出能力,通常在溶液中通过化学沉淀合成,缺乏利用热化学反应调控镧的形态的报道。此外,热空气氧化可以高效提升生物炭表面羧基等含氧官能团的含量,同时释放CO2研究结果表明,热空气氧化诱导了与氧化生成的含氧官能配位,促发了生物炭表面氧化生成的CO2的碳酸盐化。热空气氧化后,所得生物炭的最大吸附容量从68.92 mg/g提升至132.49 mg/g,在较宽pH范围内的有着较强的吸附稳定性,对共存阴离子有着较强的抗干扰性,也有着稳定的循环吸附性能和极低的溶出风险。在实际的猪场废水中,所得生物炭复合材料(1 g/L)可以将磷从92.3 mg/L降低到0.12 mg/L,去除率达99.87%。理论计算进一步揭示了生物炭表面羧基等基团对镧的配位在降低吸附能中的重要作用,表明了氧化生物炭作为载体与镧在磷附中存在协同作用。该研究为生物炭表面镧的配位环境和化学形态的调控提供了新的途径,获得了具备高吸附性能且镧溶出风险低的磷吸附材料。

该项研究得到了四川省科技计划项目(2022YFN0029和2020YFQ0014)、中国农业科学院基本科研业务费项目(1610012022013-03102)以及中国农业科学院科技创新工程项目(CAAS-ASTIP-2016-BIOMA)的支持。

文章链接:https://doi.org/10.1021/acs.inorgchem.3c01977

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