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纳米空心炭球可控制备及其Cr(Ⅵ)吸附研究
摘要：
纳米空心炭球是一种新型吸附剂，在环境治理中具有重要的应用价值。本研究采用硝酸钾、聚丙烯酰胺和丙烯酰胺为材料，通过反应温度、反应时间和反应液pH值等因素的控制制备了一种纳米空心炭球，并对其Cr(Ⅵ)吸附能力进行了研究。结果表明，当反应温度为800℃、反应时间为4h、反应液pH值为7时，所制备的纳米空心炭球其粒径在100nm左右，并且具有较好的孔道结构，可以承载Cr(Ⅵ)离子。在一定浓度范围内，纳米空心炭球对Cr(Ⅵ)的吸附量随着Cr(Ⅵ)浓度的增加而增加，吸附反应满足Langmuir等温吸附模型，表现出单层分子吸附行为。同时，Cr(Ⅵ)的吸附动力学过程符合准二级动力学模型，吸附速度较快，受温度和pH值的影响较大，最佳吸附条件为pH=3.0、温度为25℃，吸附剂用量为0.2g/L。因此，纳米空心炭球作为一种新型吸附剂，具有广阔的应用前景。
关键词：纳米空心炭球；Cr(Ⅵ)吸附；制备方法；协同作用
Abstract:
Nanoporouscarbonmicrospheresareanewtypeofadsorbentwithimportantapplicationvalueinenvironmentalgovernance.Inthisstudy,potassiumnitrate,polyacrylamideandacrylamidewereusedasmaterialstopreparenanoscaleporouscarbonspheresbycontrollingfactorssuchasreactiontemperature,reactiontimeandreactionliquidpHvalue,andthenstudyingitsCr(VI)adsorptioncapacity.Theresultsshowedthatwhenthereactiontemperaturewas800℃,thereactiontimewas4h,andthereactionliquidpHvaluewas7,thepreparednanoscaleporouscarbonsphereshadaparticlesizeofabout100nmandagoodporestructure,whichcouldcarryCr(VI)ions.Withinacertainconcentrationrange,theadsorptionamountofnanoscaleporouscarbonsphereforCr(VI)increasedwiththeincreaseofCr(VI)concentration,andtheadsorptionreactionfollowedtheLangmuirisothermadsorptionmodel,showingamonolayermoleculeadsorptionbehavior.Atthesametime,theadsorptionkineticsofCr(VI)followedaquasi-second-orderkineticmodel,withfastadsorptionrate,whichwasgreatlyaffectedbytemperatureandpHvalue,andtheoptimumadsorptionconditionswerepH=3.0,temperaturewas25°C,andtheadsorbentdosagewas0.2g/L.Therefore,nanoporouscarbonmicrospheresasanewtypeofadsorbenthavebroadapplicationprospects.
Keywords:Nanoporouscarbonmicrospheres;Cr(VI)adsorption;preparationmethod;synergisticeffect
一、引言
随着经济发展和人口增长，环境污染日益严重，其中重金属的污染尤为严重。Cr（Ⅵ）是一种重要的工业化学品，在许多制造业的生产过程中被广泛使用。但是，其在环境中的广泛污染对人类健康和环境产生了重大影响，因此，如何有效地去除Cr（Ⅵ）成为环境治理领域的重点研究方向。
传统的Cr（Ⅵ）污染治理方法包括物理、化学和生物处理等方法。然而，这些方法存在一些缺陷，如效率低、供应成本高、难以推广和适应环境等问题。因此，研究和发展新型吸附材料具有重要意义。
纳米空心炭球是一种新型吸附剂，具有高比表面积、孔道结构可调控、表面官能团组成和分布可调控等优点。本研究采用硝酸钾、聚丙烯酰胺和丙烯酰胺为材料，研究纳米空心炭球的制备方法，考察其对Cr（Ⅵ）的吸附