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·1232· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 35 卷

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2.3 NZVI/CMS 吸附 Pb 的机理考察
实验表明，CMS、NZVI 和 NZVI/CMS 在相同
的吸附条件下，即吸附剂的投加量为 0.01 g、Pb 2+
初始质量浓度为 400 mg/L、吸附时间为 120 min、
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吸附温度为 30 ℃、Pb 溶液 pH 为 4.0 时，CMS、
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NZVI 和 NZVI/CMS 对 Pb 的吸附量分别为 35.2、
150.1 和 535.5 mg/g。由此可见，载体 CMS 对
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NZVI/CMS 吸附 Pb 吸附量的提升是有一定作用
的，主要为载体 CMS 表面的吸附位点的吸附及所带
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图 8 吸附温度对 NZVI 和 NZVI/CMS 吸附 Pb 吸附量的 活性基团的配位吸附。NZVI/CMS 对 Pb 的吸附量
影响 最大的最主要原因是，NZVI 负载到 CMS 上后，有
Fig. 8 Effect of adsorption temperature on the adsorption 效阻止了 NZVI 的团聚现象，NZVI 的分散性有了明
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capacity of NZVI and NZVI/CMS for Pb
显的提高，使得 NZVI 的比表面增大，NZVI 的吸
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吸附量逐渐趋于平衡，说明升至一定温度后，NZVI 附能力和反应活性增强，从而导致 Pb 被还原的效
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对 Pb 的吸附受温度影响很小 [37] 。当温度大于 30 ℃ 率提高，所以 NZVI/CMS 对 Pb 的吸附既有吸附作
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后，NZVI/CMS 对 Pb 的吸附量略有下降，这可 用也有还原作用。综上所述，NZVI/CMS 对 Pb 2+
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能是因为吸附在 CMS 及 CMS 内部孔径的 Pb 随 的吸附为载体 CMS 的吸附、NZVI 的吸附和还原的
着温度升高热运动会加快，有可能导致脱附的加 共同作用，其中，载体 CMS 的吸附所做的贡献相
剧，致使吸附量略有下降。所以，最佳吸附温度为 对较小。
30 ℃。 2.4 NZVI 和 NZVI/CMS 的循环使用性能测定
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2.2.5 Pb 溶液 pH 值对吸附量的影响 按 1.3.6 节的方法对 NZVI 和 NZVI/CMS 进行
当 NZVI 和 NZVI/CMS 的投加量分别为 0.05 和 吸附-脱附实验。循环吸附次数对 NZVI 和 NZVI/
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0.01 g 、 Pb 溶 液初始质量 浓度分别为 600 和 CMS 吸附 Pb 性能的影响见图 10。由图 10 可见，
400 mg/L、吸附时间为 120 min、吸附温度为 30 ℃ 在 3 次循环吸附实验中，NZVI 对 Pb 的吸附量从第
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时，Pb 溶液 pH 对 NZVI 和 NZVI/ CMS 吸附 Pb 2+ 1 次的 390.3 mg/g 下降到第 4 次的 98.6 mg/g，
性能的影响见图 9，实验方法同 1.2.4 节。由图 9 可 NZVI/CMS 对 Pb 的吸附量从第 1 次的 535.5 mg/g
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见，在所选取的 pH 范围内，NZVI 和 NZVI/CMS 下降到第 4 次的 469.7 mg/g。由此可见，NZVI/CMS
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对 Pb 的吸附量均呈现先上升后下降的趋势，当 对 Pb 的吸 附量的下降 幅度明显小 于 NZVI ，
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Pb 溶液 pH 分别为 4.5 和 4.0 时，NZVI 和 NZVI/CMS NZVI/CMS 的循环使用性要优于 NZVI。这是由于
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对 Pb 的吸附量最大，分别为 390.3 和 535.5 mg/g。 CMS 作为载体，能够增强 NZVI 的稳定性，NZVI
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当 Pb 溶液 pH 过低时，零价铁与水会在强酸的条 还原 Pb 的产物能从 NZVI 表面转移到载体上，延
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件下发生反应，从而影响其吸附能力 [38] ；随着 Pb 2+ 缓了 NZVI 的钝化进程 [40] 。因此，NZVI/CMS 较
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溶液 pH 增大，溶液中 OH 增多，会有氢氧化铁或 NZVI 具有更优越的循环使用性能。
碳酸铁钝化层在 NZVI 表面生成，降低 NZVI 反应
活性 [39] ，吸附量也会随之下降。

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图 10 循环吸附次数对 NZVI 和 NZVI/CMS 吸附 Pb 吸

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图 9 pH 对 NZVI 和 NZVI/CMS 吸附 Pb 吸附量的影响 附量的影响
Fig. 9 Effect of pH value on the adsorption capacity of Fig. 10 Effect of recycle times on the adsorption capacity
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NZVI and NZVI/CMS for Pb 2+ of NZVI and NZVI/CMS for Pb