Page 157 - 精细化工2019年第12期

第 12 期 宋 祥，等: 钛柱撑蒙脱石对镍离子和锰离子的吸附机理 ·2485·

Ca-MMT、Na-MMT 和 Ti-MMT 的基本骨架无 等化学键可发生断键作用形成可变电荷，能与金
显著变化，只是部分峰的强度发生了变化，表明钠 属阳离子发生络合，是其优异吸附性能的结构基
化及柱化过程并未改变 Ca-MMT 的基本结构。在 础 [17] 。
–1
3630 cm 附近为蒙脱石结构中—OH 和层间吸附自 2.1.3 SEM 分析
由水以及微量残余有机物的伸缩振动峰。在 1090~ 图 3 是 Ca-MMT(a)、Na-MMT(b)与 Ti-MMT(c)
–1
914 cm 处分别代表蒙脱石四面体 Si—O—Si 的面 的 SEM 图。如图所示，Ca-MMT 呈现出层状结构，
内对称伸缩振动及 Si—O 弯曲振动峰。在 914 cm –1 层间堆积紧密，但可见明显的层叠边缘；钠化后，
处为蒙脱石八面体的 Al—O(OH)—Al 对称平移振动 Na-MMT 仍以片层状结构分布，但片层间呈现出折
峰，622 cm –1 附近为 Si—O—Mg 弯曲振动峰，在 叠、棉絮状现象，且多以面-面相互结合在一起，符
–1
521 cm 处为 Si—O—Fe 弯曲振动峰。经柱撑后， 合典型 Na-MMT 材料的微观形貌特征 [18] ；柱撑后，
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–1
795 cm 附近的—OH 弯曲振动峰变小，521 cm 附 Ti-MMT 出现了片层剥离现象，片层之间存在着较
–1
近的 Si—O—Fe 和 622 cm 附近处的 Si—O—Mg 大且形状不均匀的孔洞及孔隙结构，片层间距变大，
4+
弯曲振动吸收峰减弱，其余的谱峰无太大变化，蒙 表明聚合羟基阳离子 Ti 成功柱撑进入 Na-MMT 层
脱石端面所存在的≡≡Si—O、≡≡Al—O、≡≡Al—OH 间，这与 XRD 结果一致。

图 3 Ca-MMT(a)、Na-MMT(b)和 Ti-MMT(c)的 SEM 图
Fig. 3 SEM images of Ca-MMT(a), Na-MMT(b) and Ti-MMT(c)

2.1.4 柱撑前后材料吸附性能对比 量 Zeta 电位时 Ti-MMT 分散在蒸馏水中，质量浓度
2+
表 2 为在金属离子初始质量浓度为 200 mg/L、 为 1 g/L）的影响，为避免碱性条件下 Ni 、Mn 2+
2+
2+
pH=7、投加量为 5 g/L，温度为 298 K 下，Ca-MMT、 形成沉淀影响 Ti-MMT 对 Ni 、Mn 的实际吸附，
Na-MMT 与 Ti-MMT 吸附镍、锰离子 120 min 的吸 设定 pH 范围为 2~7。如图 4 所示，溶液 pH 对吸附
附情况。 效果有较大影响，随着溶液 pH 的升高，Ti-MMT 对
Ni 、Mn 的去除率均逐渐增加，Ni 的去除率从
2+
2+
2+
表 2 Ca-MMT、Na-MMT 与 Ti-MMT 的吸附性能差异 2+
Table 2 Difference of adsorption properties between pH=2.0 时的 5.47%增加到 pH=7.0 时的 61.13%，Mn
Ca-MMT, Na-MMT and Ti-MMT 的去除率从 pH=2.0 时的 8.08%增加到 pH=7.0 时的
Ni 2+ M n 2+ 60.62%，Ti-MMT 的 Zeta 电位由–9.96 mV 变为

q e/(mg/g) R e/% q e/(mg/g) R e/% –34.21 mV。
Ca-MMT 14.01 35.03 13.51 33.78
Na-MMT 13.67 34.24 13.14 32.84
Ti-MMT 24.45 61.13 24.25 60.62

由表 2 可知，Ca-MMT 对两种离子的吸附效果
略优于 Na-MMT，是由于 Ca-MMT 的晶面间距略大
于 Na-MMT，其层间储容能力更强。而经过插层柱
撑后，Ti-MMT 的吸附效果有了较大提升，是由于
Ti-MMT 的晶面间距相较于柱撑前有较大提高。结
合 XRD、FTIR、SEM 的表征结果，表明通过溶胶-

凝胶法成功制备了具有更优吸附性能的 Ti-MMT。
2+
2+
图 4 pH 对 Ni 、Mn 去除率（R e ）和 Ti-MMT Zeta 电
2.2 影响吸附的因素考察
位的影响
2.2.1 pH 的影响 Fig. 4 Effect of pH on Ni and Mn removal rate (R e ) and
2+
2+
2+
2+
图 4 为 pH 对 Ni 、Mn 去除率和 Zeta 电位（测 Ti-MMT Zeta potential