微波热解制备高锰酸钾改性氮掺杂竹基生物炭及其对重金属吸附性能的强化机制

《Journal of Contaminant Hydrology》：Preparation of KMnO 4 modified N-doped bamboo biochar by microwave pyrolysis for enhancing heavy metals adsorption from aqueous solution

本研究通过微波热解法制备KMnO4改性氮掺杂竹基生物炭（MNBB），系统探究其对Zn2+和Cu2+的吸附性能。结果表明MNBB具有高比表面积（613.78 m2/g）和丰富表面官能团，对Zn2+和Cu2+的最大吸附容量分别提升39%和60%，吸附机制涉及阳离子-π作用、表面络合及沉淀反应，为重金属废水治理提供新策略。

　　

Section snippets

Preparation of adsorbents

竹材（Bambusa rigida）采自中国四川雅安市，经粉碎过80目筛。化学试剂详情见文本S1，所有试剂均直接使用无需纯化。

按KMnO₄:尿素:硝酸脲:KOH = 3:5:2.5:3的质量比配制混合溶液，硝酸脲参照文献方法合成。将6克竹粉浸入溶液...

Characterization of MNBB

如图1a、b所示，氮掺杂竹基生物炭（NBB）呈现不规则孔径分布和相对光滑的多孔表面结构。微波辐照下，尿素和竹材有机组分快速分解产生NH₃和挥发性气体（如CO₂、CH₄），形成平均孔径0.66±0.32μm的明确多孔网络...

Conclusion

本研究通过微波热解竹粉成功制备NBB和MNBB，系统评估其理化特性与重金属离子吸附性能。KMnO₄改性新型生物炭对Zn²⁺和Cu²⁺的吸附容量显著提升，MNBB对Zn²⁺和Cu²⁺的最大吸附容量分别达83.96 mg/g和141.24 mg/g...