椰枣残余物衍生MgFe-LDH/生物炭对水体氮磷的吸附去除研究

《Inorganics》：Engineering MgFe-Layered Double Hydroxide/Biochar Composites from Date Palm Residues for Enhanced Removal of Nitrate, Ammonium, and Phosphate from Aqueous Solutions

　　

摘要

氮和磷过量排放至水体会导致水污染和富营养化。因此，亟需开发低成本且可持续的吸附剂以去除污染物。本研究通过慢速热解椰枣叶柄、叶片和果核制备生物炭，并随后以Mg/Fe摩尔比3:1进行MgFe-LDH修饰。傅里叶变换红外光谱结果表明，MgFe-LDH修饰增加了更多的羟基、层间碳酸盐物种以及金属-氧键。研究发现，所研究的养分去除效率随吸附剂投加量增加而显著提高，其中MgFe-LDH修饰效果最为有效。总体而言，吸附过程遵循典型的超双曲线吸附模式，并在120至180分钟内达到平衡。未经修饰的生物炭对养分的吸附行为均符合Langmuir和Freundlich等温线模型，而Freundlich模型在修饰后的MgFe-LDH上拟合效果更佳。源自果核的LDH/生物炭表现出优异的吸附容量：NO₃^-为105 mg/g，NH₄⁺为103 mg/g，PO₄^3-为135 mg/g。拟二级动力学模型最能描述NH₄⁺的吸附过程，而拟一级和拟二级模型均能很好地拟合NO₃^-和PO₄^3-的吸附。综上所述，MgFe-LDH修饰为将椰枣残余物转化为多功能吸附剂提供了一种前景广阔的工程策略，并为养分回收和富营养化控制中的废物衍生材料设计提供了见解。