【摘 要】
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铼(Re)是一种战略稀散金属元素,广泛应用于航空航天、石油化工等领域,近年来,全球铼的需求不断增加。铼在冶炼过程中主要以Re(Ⅶ)形式进入到水溶液中,鉴于铼的稀缺性,对水溶
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铼(Re)是一种战略稀散金属元素,广泛应用于航空航天、石油化工等领域,近年来,全球铼的需求不断增加。铼在冶炼过程中主要以Re(Ⅶ)形式进入到水溶液中,鉴于铼的稀缺性,对水溶液中的铼进行有效分离回收具有重要意义。生物炭材料凭借其成本低廉、绿色环保、性能优异等特性,得到研究人员的广泛关注。本文以福建当地的大宗农林废弃物黄甜竹笋壳为原料,运用热解技术制备笋壳炭载体,采用浸渍法制备载铜笋壳炭吸附剂,用于吸附分离水溶液中的Re(Ⅶ)。通过比表面积及孔径分析、ATR-FTIR、SEM-EDX、XPS和XRD等现代技术手段表征载铜笋壳炭的理化性质,并探究Re(Ⅶ)在载铜笋壳炭上的吸附行为和吸附机理。主要结论如下:(1)载铜笋壳炭是一种潜在的吸附分离水溶液中Re(Ⅶ)的吸附材料,通过负载铜能够显著提高笋壳炭在弱酸性条件(pH=3～6)下对水溶液中Re(Ⅶ)的吸附性能,最大吸附量达到17.79 mg·g-1。(2)载铜笋壳炭对Re(Ⅶ)的吸附是一个复杂的过程,主要涉及到静电引力作用和络合作用;在溶液pH=3～6,与笋壳炭相比,载铜笋壳炭对Re(Ⅶ)的吸附量提高了 3～12倍。(3)载铜笋壳炭吸附Re(Ⅶ)的最佳pH值为1,最佳吸附剂用量为3 g·L-1,吸附平衡时间为8 h;在实验范围内,载铜笋壳炭对Re(Ⅶ)的吸附量随着Re(Ⅶ)初始浓度的增大而增加;Re(Ⅶ)在载铜笋壳炭上的吸附为吸热过程,升温有利于吸附的进行。(4)载铜笋壳炭对Re(Ⅶ)的吸附动力学符合准二级动力学方程;吸附过程同时受到液膜扩散和颗粒内扩散的控制,其中液膜扩散是主要的吸附速率控制步骤。三参数的Redlich-Peterson模型能够很好地描述载铜笋壳炭吸附Re(Ⅶ)的等温线实验数据。吸附热力学研究表明,载铜笋壳炭吸附Re(Ⅶ)是一个自发的吸热并且吸附后固液界面的无序度增加的过程。(5)0.1mol·L-1 KOH溶液是一种优良的Re(Ⅶ)解吸剂,四次循环后,常温下解吸率依然可达92%。
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