Page 203 - 《精细化工》2020年第6期

第 6 期 史盼盼，等: 甲基橙在桉木基磁性活性炭上的吸附行为 ·1269·

从图 7 可以看出，在 2θ 为 44.65°和 65.02°处为
Fe 的特征峰 [23] ；在 2θ 为 30.14°、35.71°、42.98°、
51.89°、57.54°和 63.04°的峰是 Fe 3 O 4 的特征峰 [24] 。
所以，所制备的活性炭具有磁性物质 Fe 和 Fe 3 O 4 。
2.3 吸附实验条件优化
2.3.1 桉木基磁性活性炭用量对甲基橙吸附效果的
影响
在甲基橙初始浓度为 0.2 g/L、吸附时间 12 h 下，
考察了桉木基磁性活性炭用量对甲基橙吸附效果的
影响，实验方法同 1.4 节，结果如图 8 所示。

图 6 MAC-0.42 的红外光谱图（a）和吸附机理示意图（b）
Fig. 6 FTIR spectrum (a) and adsorption mechanism (b) of 图 8 MAC-0.42 用量对甲基橙吸附效果的影响
MAC-0.42 Fig. 8 Effect of MAC-0.42 dosage on the adsorption of methyl
orange

从图 6a 可见，桉木基磁性活性炭表面有丰富的 从图 8 中可以看出，随着桉木基磁性活性炭用
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官能团。3435 cm 处为—OH 的伸缩振动吸收峰； 量的增加，甲基橙的吸附量逐渐降低，去除率不断
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2926 cm 处为 C—H 伸缩振动峰 [16] ；1631 cm 处为 增加。究其原因，随着桉木基磁性活性炭用量的增
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C==O 或 C==C 的伸缩振动峰 [17-18] ；1400 cm 处可 加，相应地增加了磁性活性炭的吸附活性位点，从
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能是羧基中—COO 的伸缩振动峰 [19] ；1051 cm 处 而使甲基橙的去除率增加。当桉木基磁性活性炭的
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是 C—O 的伸缩振动峰 [20] ；880 cm 处是 Fe—O 的 用量为 0.045 g 时，甲基橙去除率超过 99%，继续增
弯曲振动峰 [21] 。结合桉木基磁性活性炭吸附甲基橙 加其用量，去除率趋于平缓。因此，选用磁性活性
前后的 XPS 分析，推测桉木基磁性活性炭吸附甲基 炭最佳用量为 0.045 g。
橙的可能机制是，桉木基磁性活性炭表面的—OH 2.3.2 甲基橙初始浓度对桉木基磁性活性炭吸附效
可与甲基橙中的 N 原子形成氢键作用 [22] ；磁性活性 果的影响
炭中的 C==C 可与甲基橙苯环上的自由电子形成 π-π 在磁性活性炭用量为 0.045 g、吸附时间 12 h
共轭作用（图 6b）。 下，考察不同甲基橙初始质量浓度下桉木基磁性活
桉木基磁性活性炭的X射线衍射图谱如图7所示。 性炭对甲基橙吸附效果的影响，实验方法同 1.4 节，
结果如图 9 所示。
从图 9 中可以看出，随着甲基橙初始质量浓度
的增加，桉木基磁性活性炭对甲基橙的吸附量不断
增加。在甲基橙的初始质量浓度小于 0.25 g/L 时，
桉木基磁性活性炭对甲基橙的去除率在 80%以上，
说明桉木基磁性活性炭对低浓度甲基橙的水溶液有
较好的吸附效果。这是因为，甲基橙浓度低时能够
与含有大量吸附活性位点的桉木基磁性活性炭充分
接触。随着甲基橙质量浓度的增加，溶液中甲基橙

逐渐过量，而桉木基磁性活性炭的活性位点却是有

图 7 MAC-0.42 的 XRD 图 限的，导致吸附达到饱和，去除率逐渐降低。所以，
Fig. 7 XRD spectrum of MAC-0.42 选择最佳甲基橙初始质量浓度为 0.25 g/L。