Hierarchically porous biochar templated by in situ formed ZnO for rapid Pb2+ and Cd2+ adsorption in wastewater: Experiment and molecular dynamics study

生物炭 吸附 介孔材料 热解 化学工程 多孔性 扩散 化学 废水 水溶液中的金属离子 材料科学 离子 有机化学 催化作用 环境工程 工程类 物理 热力学
作者
Jiawen Wu,Tao Wang,Nan Shi,Fanfei Min,Wei-Ping Pan
出处
期刊:Environmental Pollution [Elsevier]
卷期号:302: 119107-119107 被引量:6
标识
DOI:10.1016/j.envpol.2022.119107
摘要

3D hierarchical porous biochar (HPBC) was synthesized by a thermally removable template without post-activation. Zn(NO3)2 decomposition produced gases and ZnO in situ to activate and expand the three-dimensional micro-and mesopores. Compared with pristine biochar (BC), the specific surface area and pore volume of HPBC were increased by 223 and 75 times, respectively. The abundant pore structure of HPBC significantly enhanced the diffusion rate of heavy metals. For example, compared to BC, the time required for HPBC to adsorb Pb2+ reach adsorption equilibrium was reduced by 87.5% (40 min vs 5min). Such an adsorption performance of HPBC was also insensitive to different background ions (K+, Na+, Ca2+, and Mg2+) with a much higher concentration than that of heavy metals. When applied to treat desulfurization wastewater from power plants, HPBC yielded 100% removal of Pb2+ and Cd2+, much higher than that by using commercial activated carbon (28%). Molecular dynamics simulation revealed different locations preferred by the adsorption of Pb2+ (micropores) and Cd2+ (mesopores) in the hierarchical pore structures. The adsorption of Pb2+ and Cd2+ on HPBC was mainly achieved by diffusion, oxygen functional group complexation, and precipitation. These results provided better knowledge to understand the microscopic adsorption mechanisms of heavy metals in hierarchical pores and a facile yet robust strategy to design such structures in biochar for efficient wastewater treatment.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
烧麦专家完成签到 ,获得积分20
刚刚
火山完成签到,获得积分20
1秒前
非躺平人生完成签到,获得积分10
1秒前
2秒前
戈屿完成签到 ,获得积分0
3秒前
3秒前
沈米米完成签到,获得积分10
3秒前
HGC完成签到,获得积分10
4秒前
勤奋的绝义完成签到 ,获得积分10
4秒前
璐璐发布了新的文献求助10
5秒前
集力申完成签到,获得积分10
5秒前
烧麦专家发布了新的文献求助20
5秒前
dys完成签到,获得积分10
6秒前
共享精神应助JiangnanYuan采纳,获得10
6秒前
小yang发布了新的文献求助10
8秒前
han完成签到,获得积分10
9秒前
端庄的火龙果完成签到,获得积分10
9秒前
黄量杰成完成签到,获得积分10
9秒前
9秒前
有机化学完成签到,获得积分10
10秒前
小狗完成签到,获得积分10
10秒前
beejimmy完成签到,获得积分10
10秒前
pluto应助阿玖采纳,获得10
11秒前
kmelo完成签到,获得积分10
12秒前
lizishu应助xingxingyu采纳,获得10
12秒前
田様应助xingxingyu采纳,获得10
12秒前
12秒前
js完成签到 ,获得积分10
12秒前
咩咩完成签到 ,获得积分10
12秒前
文武贝完成签到,获得积分10
13秒前
Kete完成签到 ,获得积分10
14秒前
邱乐乐发布了新的文献求助10
14秒前
科研通AI6.3应助小虾米采纳,获得10
14秒前
123发布了新的文献求助10
14秒前
orixero应助烧麦专家采纳,获得20
16秒前
biubiu0417完成签到,获得积分10
17秒前
乐观听云完成签到,获得积分10
17秒前
17秒前
lalala完成签到 ,获得积分10
18秒前
欠虐宝宝完成签到 ,获得积分10
18秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
Handbook of pharmaceutical excipients, Ninth edition 5000
Aerospace Standards Index - 2026 ASIN2026 3000
Signals, Systems, and Signal Processing 610
Discrete-Time Signals and Systems 610
Principles of town planning : translating concepts to applications 500
Short-Wavelength Infrared Windows for Biomedical Applications 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 纳米技术 有机化学 物理 生物化学 化学工程 计算机科学 复合材料 内科学 催化作用 光电子学 物理化学 电极 冶金 遗传学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6061252
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 7893626
关于积分的说明 16305880
捐赠科研通 5205073
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2784678
邀请新用户注册赠送积分活动 1767285
关于科研通互助平台的介绍 1647359