易于制备的掺硼磁性磷酸钙纳米复合材料，可用于吸附钐离子：平衡、动力学及热力学研究

《Chemistry and Ecology》：Facile fabrication of boron doped magnetic calcium phosphate nanocomposite for potential adsorption of samarium ions: equilibrium, kinetic, and thermodynamic studies

稀土废水处理中硼掺杂磁性钙磷复合材料（BMCP）对铽离子（Sm(III)）的吸附动力学与热力学特性研究表明，吸附过程由扩散机制主导，Langmuir模型最大吸附容量271.03 mg/g，ΔH°=9.31 kJ/mol（吸热），ΔS°=-0.018 kJ/(mol·K)（熵减），Cr(VI)竞争离子抑制率达62.3%，处理成本0.37美元/升。

　　

摘要

从废水中回收稀土元素（REEs）已成为一个紧迫的问题，这一需求既源于日益严重的环境退化，也源于不断增长的经济需求。本研究采用了一种掺硼的磁性磷酸钙复合材料（BMCP），用于吸附或去除水介质中的钐离子（属于镧系元素）。通过Elovich模型、颗粒内扩散模型以及伪一级和伪二级吸附动力学方程，基于实验数据对吸附机制进行了分析。结果表明，吸附过程遵循由Sm(III)离子与BMCP功能团之间的相互作用所控制的扩散机制。Langmuir模型能够很好地拟合平衡数据，其最大理论吸附容量为271.03 mg/g。计算得出钐离子在BMCP上的吸附焓变（ΔH?）为9.31 (kJ/mol)，吸附熵变（ΔS?）为?0.018 (kJ/mol·K?1)。研究还探讨了Cr(VI)、Mn(II)、Co(II)、Ni(II)和Sr(II)等竞争金属离子对镧系元素（La(III)、Ce(III)、Sm(III)和Eu(III)吸附效率的影响。成本分析显示，从废水中去除1000 mg/L的钐离子所需的处理费用约为0.37美元。本研究结果表明，BMCP复合材料在从水溶液中吸附和分离稀土元素方面具有显著的应用潜力。