Page 158 - 精细化工2019年第10期

·2124· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 36 卷

1.7 共存离子对磷吸附影响实验 表 1 Mg/Al/Zr 样品的晶胞参数和织构参数
首先配制含有质量浓度分别为 100、200 和 Table 1 Unit cell parameters and texture parameters of
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300 mg/L 的 SO 4 、CO 3 、NO 3 、Cl 阴离子的磷溶液， Mg/Al/Zr samples
比表面积/ 孔容/
其中，磷酸根质量浓度为 100 mg/L，然后分别量取 吸附剂 a/nm c/nm (m /g) (cm /g)
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25 mL 以上混合溶液加入 50 mL 离心管中，再加入 MAZ-0 0.3056 2.3254 92.7 0.35
0.05 g 吸附剂，振荡 24 h，过滤后测定滤液中磷的浓 MAZ-1 0.3064 2.3442 132.5 0.53
度并计算吸附量。 MAZ-3 0.3065 2.3619 49.7 0.22
MAZ-5 0.3078 2.3834 50.2 0.19
2 结果与讨论 MAZ-7 0.3081 2.4959 16.6 0.04
MAZ-3-P ① 0.3065 2.3565 — —
2.1 吸附剂的表征
①吸附磷酸根后的 MAZ-3 样品。
2.1.1 XRD 表征

图 1 为 Mg/Al/Zr 样品的 XRD 谱图。所有样品 2.1.2 红外表征
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都具有典型的类水滑石特征衍射峰，11.5 、22.9 、 图 2 为 Mg/Al/Zr 样品的漫反射红外光谱图。所
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34.6 、38.9 、45.8 、60.6 、61.9 处分别对应（003）、 有样品均呈现出相似的红外吸收曲线，3632 和
（006）、（012）、（015）、（018）、（110）、（113）晶 1649 cm –1 处分别对应羟基的伸缩振动峰和弯曲振
4+
面的衍射峰。衍射峰强度随着 Zr 含量的增加而逐 动峰，表明样品表面存在大量羟基；2891 cm 处对
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渐减弱，表明样品结晶度逐渐下降，这可能是具有 应 CO 3 阴离子与 H 2 O 分子通过桥接作用而形成的
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大离 子半径的 Zr （ 0.072 nm）同晶取 代 Al 3+ 氢键红外吸收峰；1372 cm 处对应 CO 3 阴离子的反
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（0.053 nm），引起类水滑石层板发生扭曲导致的。 对称伸缩振动峰；845 和 659 cm –1 处可能为 O—
4+
4+
3+
此外，当 n(Zr )/n(Al +Zr )超过 0.3 时，还可以观 M—O 及 M—O—M 键（M 代表 Mg、Al 或 Zr）的
察到水菱镁矿相的出现。据研究报道 [15] ，只有当 Al 振动峰。以上结果表明，所有样品均具有类水滑石
原子占所有金属摩尔分数超过 20%时，才能获得纯 结构。当 n(Zr )/n(Al +Zr )超过 0.3 时，还可以观
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3+
4+
4+
3+
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的类水滑石相。由于所有样品的 n(Mg )/n(Al +Zr ) 察到 1372 cm 处的 CO 3 吸收峰发生分裂，说明层
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3+
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都固定为 3，因此，Al 含量随着 Zr 含量增加而减少， 间 CO 3 阴离子排列的有序性降低 ，与 XRD 中观
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[7]
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即纯相类水滑石数量随着 Zr 含量的增加而减少。 察到的结晶度下降相一致。

图 1 Mg/Al/Zr 样品及吸附磷酸根后的 MAZ-3
图 2 Mg/Al/Zr 样品的 DRIFTS 谱图
（MAZ-3-P）的 XRD 谱图 Fig. 2 DRIFTS spectra of Mg/Al/Zr samples
Fig. 1 XRD patterns of Mg/Al/Zr samples and MAZ-3
sample after phosphate adsorption 2.1.3 氮气吸附-脱附实验分析

对样品的晶胞参数 a 和 c 进行计算，结果见表 1。 图 3 为 Mg/Al/Zr 样品的氮气吸附-脱附等温线。
参数 a 和 c 均随着 Zr 含量的增加而增加。其中，参 所有样品在相对压力 0.5~1.0 之间均出现明显的 H3
3+
4+
数 a 增加是由于 Al 被大离子半径的 Zr 同晶取代 型磁滞回线的Ⅳ等温线，表明均为介孔材料。表 1
造成的。参数 c 与类水滑石层间距有关，主要由层 列出了各样品的比表面积和孔容。MAZ-0 样品的比
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板厚度、阴离子种类和层间水分子数量所决定 [16] 。 表面积和孔容分别为 92.7 m /g 和 0.35 cm /g，随着
3+
4+
4+
一方面大离子半径的 Zr 取代 Al 会增加层板厚度； Zr 含量的增加，比表面积和孔容先增大后减少，
4+
4+
3+
4+
另一方面掺杂 Zr 会使层板带更多正电荷，更多阴 当 n(Zr )/n(Al +Zr )增加至 0.7 时，比表面积和孔
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离子及水分子能够进入层间，也会导致参数 c 增加。 容分别显著下降至 16.6 m /g 和 0.04 cm /g。这可能