疏水改性与传质优化协同提升高盐度电渗析中硝酸盐选择性的研究

本文推荐：本研究通过膜疏水改性和传质优化协同策略，显著提升了高盐环境下电渗析(ED)对硝酸盐的选择性吸附性能。创新性地利用红泥(RM)和废咖啡渣(SCG)经一步水热碳化(HTC)制备RHC-180/0.5吸附剂，其最大理论吸附容量达Pb(II) 302.33 mg/g、Cd(II) 154.97 mg/g，并通过FT-IR/XPS等证实化学沉淀、离子交换和阳离子-π相互作用的多机制协同。该工作为工农业废弃物资源化及重金属废水治理提供了低能耗解决方案。

　　

Highlight

本研究首次通过红泥(RM)与废咖啡渣(SCG)的一锅法水热共碳化，开发出新型吸附剂RHC-180/0.5。该材料在pH=6条件下对Pb(II)和Cd(II)展现卓越吸附性能，其最大理论容量分别达302.33 mg/g和154.97 mg/g，且经10次再生循环后仍保持80%初始效率。

Materials

实验所用RM采自云南文山铝厂，SCG取自昆明咖啡店。使用分析纯Pb(NO₃)₂(99.9%)、Cd(NO₃)₂·4H₂O(99.9%)等试剂，所有溶液均用超纯水配制。

Selection of hydrochar

如图1所示，通过系统筛选确定最优制备参数：180℃水热温度与RM/SCG质量比0.5。该条件下获得的RHC-180/0.5具有15.32 nm介孔结构和丰富碱性位点，为重金属吸附提供理想场所。

Conclusions

表征证实SCG中纤维素/木质素经水热转化形成大量羟基/羧基，与RM的Al/Fe/Ca组分产生协同效应。吸附过程符合伪二级动力学，涉及化学吸附（离子交换占42.7%）与多层吸附，XPS证实Pb²⁺与含氧基团形成稳定络合物。该策略为重金属治理开辟了"以废治废"新途径。