铜冶炼渣衍生铁铝氧化物/生物炭复合材料对铜镍共污染体系的协同净化机制及其应用研究

本推荐综述系统阐述了利用工业铜渣与生物质废弃物合成新型磁性吸附剂CBS700，用于高效治理Cu(II)和Ni(II)污染水体的创新研究。该材料通过物理吸附（孔填充）、表面络合（Al-O、Fe-O及-OH基团）、阳离子交换（Ca2+/K+/Mg2+/Na+）、氢键作用、氧化及沉淀等多机制协同作用，对Cu(II)和Ni(II)的吸附容量分别达135.15 mg/g和133.87 mg/g（Langmuir模型）。其磁饱和强度（18.92 emu/g）可实现快速固液分离，为重金属污染治理与固废资源化提供了双赢策略。

　　

Highlight

不同吸附剂吸附性能对比

图1(a)展示了Na₂CO₃改性对多种吸附剂（B600、CB600和CBS600）处理Cu(II)和Ni(II)的影响。B600、CB600和CBS600对Cu(II)的吸附容量分别为74.99、90.71和94.42 mg/g，对Ni(II)的吸附容量则为49.24、79.26和81.74 mg/g。B600表面带负电荷，可通过静电吸引作用吸附带正电的Cu(II)和Ni(II)[30]。

结论

以铜渣和固体废弃物（SolidagodecurensLour）为原料，通过700°C浸渍热解法成功合成铜渣-生物炭复合材料（CBS700）。CBS700对Cu(II)和Ni(II)的吸附行为符合伪二级动力学模型和Langmuir等温模型。在最佳pH条件下，CBS700对Cu(II)和Ni(II)的最大吸附容量分别达到135.15 mg/g和133.87 mg/g。吸附过程中存在Cu(II)与Ni(II)的竞争吸附现象。CBS700主要通过六种机制吸附重金属：物理吸附（孔填充）、表面络合（Al-O、Fe-O和-OH基团）、阳离子交换（Ca²⁺/K⁺/Mg²⁺/Na⁺）、氢键作用（-OH、C=C、C=O、C-O、Al-O、Fe-O）、氧化及沉淀。各组分对Cu(II)和Ni(II)吸附能（E_ads）的影响顺序为：Fe-O > Al-O > -OH > 原始生物炭。CBS700具备18.92 emu/g的饱和磁化强度，可实现废水中的高效磁分离。本研究为Cu(II)和Ni(II)污染废水治理提供了创新性解决方案，同时实现了铜渣的资源化利用。