磁性菠萝叶生物炭纳米复合材料的制备及其对废水中铅的高效修复机制研究

本文创新性地将菠萝叶生物炭(PL)与磁性纳米颗粒(Fe3O4)复合，开发出具有超顺磁性（饱和磁化强度12.165 emu/g）的Fe3O4/PL纳米吸附剂，其对Pb2+的最大吸附容量达170.8 mg/g，通过DFT理论揭示了吸附机制，在电池工业废水处理中展现72.3%的铅去除率，为农业废弃物资源化提供新思路。

　　

亮点

磁性氧化铁纳米颗粒(MNPs)与菠萝(Ananas comosus)叶生物炭(PL)复合形成的Fe₃O₄/PL材料，展现出对铅离子(Pb²⁺)的卓越捕获能力。这种"磁-碳"双功能材料兼具生物炭的多孔特性与纳米颗粒的超顺磁性（12.165 emu/g），在外加磁场下可实现快速分离，为重金属废水治理提供"吸附-磁回收"一体化解决方案。

Fe₃O₄/PL纳米颗粒的XRD图谱

X射线衍射(XRD)分析揭示了Fe₃O₄/PL的晶体结构，在2θ=30.61°、33.49°等处出现典型尖晶石结构衍射峰，与标准卡片(JCPDS 65-3107)完美匹配。石墨烯特征峰的出现证实PL生物炭成功锚定在磁性颗粒表面，犹如给纳米磁珠披上多孔"碳铠甲"。

结论

本研究巧妙利用农业废弃物菠萝叶打造"绿色吸附剂"，通过共沉淀法构建的Fe₃O₄/PL纳米复合材料在pH=5、30分钟条件下即可清除90%的Pb²⁺。吸附过程符合伪二级动力学模型，理论计算表明其表面丰富的含氧官能团如同"分子钳"般牢牢抓住铅离子。经5次再生循环仍保持高效性能，在真实电池废水处理中表现亮眼，堪称环境治理领域的"磁力清洁工"。