Page 197 - 《精细化工》2020年第8期
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第 8 期 刘佩莹，等: 地质聚合物微球的制备及其对染料的吸附 ·1695·
（CR）和亚甲基蓝（MB）的去除效果，对 CR 和 司；NaOH，AR，广东光华科技股份有限公司；MK
MB 的最大吸附量分别为 289.25 和 345.17 mg/g。 〔 X 射线荧光法 [9] 测定化学成分为： w(SiO 2 )=
[7]
JAWAD 等 以伊拉克红高岭土为吸附剂吸附 MB， 51.02%、w(Al 2O 3)=44.99%、w(CaO)=0.21%、w(Fe 2O 3)=
[8]
其最大吸附量为 240.4 mg/g。SILVA 等 利用工业 0.60%、w(K 2 O)=0.53%、w(MgO)=0.11%、w(Na 2 O)=
洗衣污泥制备了一种介孔活性炭材料，其对艳蓝 R 0.175%、w(SO 3 )=1.82%〕，内蒙古超牌公司；工业
的最大吸附量为 33.47 mg/g。但上述吸附剂存在 水玻璃〔固含量为 37.3%，n(SiO 2 )∶n(Na 2 O)=2.92∶
工艺复杂、成本高、粉末状不易回收、容易产生二 1.00〕，南宁市春旭化工有限责任公司。
次污染等问题。因此，研制高效、绿色、成本低 S-3400 型扫描电子显微镜，日本日立公司；
廉、易回收的吸附剂用于染料废水的处理仍是一项 MiniFlex 600 型 X 射线粉末衍射仪，日本理学公司；
挑战。 Gemini 2390 型比表面积及孔径分布测试仪，美国
地质聚合物是以天然硅铝酸盐矿物、工业废渣 Micromeritics 公司；TU-1810 型紫外-可见分光光度
[9]
（如高炉矿渣、粉煤灰等）为原料 ，在碱激发条 计，北京普析公司；Nano-ZS90X 型 Zeta 电位粒度
件下获得的一种非晶或准晶的三维网状、类分子筛 分析仪，英国 Malvern 仪器设备有限公司；DF-101S
结构的无机聚合物，具有高强度、耐高温、价格低 型即热式恒温加热磁力搅拌器，巩义市予华仪器有
廉、环保等优点 [10] 。层状硅酸盐高岭土经高温煅烧 限责任公司；JJ500 型电子天平，常熟市双杰测试仪
后脱羟基，得到具有火山灰活性的偏高岭土，其中 器厂；202 型电热恒温干燥箱，北京科伟永兴仪器
的 SiO 2 、Al 2 O 3 等氧化物在强碱溶液提供的氢氧根 有限公司；KQ-100DB 型超声波清洗器，昆山市超
–
离子作用下溶解形成游离的[AlO 4 ] 和[SiO 4 ]单体，游 声仪器有限公司；S-90BC 型恒速搅拌器，上海申胜
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离的[AlO 4 ] 和[SiO 4 ]由固体颗粒表面向液相扩散形 生物技术有限公司；QYC 型全温空气摇床，上海福
–
–
成游离的铝单元[Al(OH) 4] 和硅单元[OSi(OH) 3] ，然后 玛实验设备有限公司。
缩聚排出剩余水分，得到地质聚合物 [11] 。地质聚合 1.2 制备
物已在陶瓷、水泥、混凝土、耐火材料、建筑材料、 本文采用分散悬浮固化法制备 MK 基 GM。
有毒废弃物固化和涂料等领域得到应用 [11] ，其作为 改性水玻璃的制备：称取 8.74 g 的 NaOH 加入
吸附剂对染料和重金属污染物的去除表现出了良好 到 100 g 工业水玻璃中，搅拌均匀后放于超声波清
的效果。例如，AL-ZBOON 等 [12] 制备的粉煤灰基地 洗器中超声至溶液澄清。随后，在 25 ℃烘箱中静
2+
质聚合物粉末对 Pb 的吸附量可达 134.95 mg/g。 置 24 h，即可得到模数为 1.7 的水玻璃。
LIU 等 [13] 以粉煤灰、NaOH、双氧水和油酸为原料制 GM 的制备：称取 15.00 g MK、改性水玻璃 33.81
备了一种地质聚合物块，在吸附剂用量为 0.4 g 的条 g 和去离子水 10.04 g，用玻璃棒搅拌均匀后，使用
件下，48 h 内对废水中 MB 的吸附量为 50.7 mg/g。 恒速搅拌器以 2000 r/min 的速度搅拌 5 min 后，倒
NOVAIS 等 [14] 制备了一种生物质粉煤灰地质聚合物
入注射器，利用分散机以 600 r/min 的速度搅拌聚乙
块体，对 MB 的吸附量为 15.4 mg/g。但粉末状吸附
二醇 2000，将注射器中的浆料缓慢均匀注入聚乙二
剂不易回收，块状吸附剂吸附效果有限，且不易连
醇 2000 中。置于 80 ℃水浴锅养护 3 h 使 GM 固化
续处理废水。而球形吸附剂具有流动性好、易于固
成型，过滤，用去离子水洗净，60 ℃烘干后得粉色
定床的填充、便于回收处理等优点。因此，开展对绿
球状固体 GM。为去除 GM 表面多余的碱，将微球
色、低价、高效球形地聚物吸附剂的研究可以为工业
置于锥形瓶中，加入去离子水，置于 80 ℃水浴锅
应用提供基础。
中，多次洗涤直至 pH=7。
本文利用分散悬浮固化法制备偏高岭土（MK）
1.3 吸附实验
基地质聚合物微球（GM），以染料 MB 为模拟污染物，
GM 过筛后选取粒径为 100~180 μm 的 GM 对阳
研究不同因素对 GM 吸附 MB 的影响以及吸附动力学
离子型染料 MB 进行了一系列吸附性能实验，分析
和热力学，考察了 GM 的再生性能，探讨了 GM 对阳
了 GM 的添加量、溶液 pH、MB 初始质量浓度、接
离子型染料的选择性吸附能力。
触时间对吸附的影响。研究 GM 添加量对吸附性能
1 实验部分 影响的实验中，GM 在 MB 溶液中的添加量为
0.005~0.025 g，加入 pH=7 50 mL 10 mg/L 的 MB 溶
1.1 材料、试剂与仪器 液于锥形瓶中在 25 ℃空气摇床以 250 r/min 反应
结晶紫（CV，AR）、MB（AR）、罗丹明 B（RB， 24 h；研究 pH 对吸附性能影响的实验中，分别将一
AR）、CR（AR）、甲基橙（MO，AR）、聚乙二醇 定量 GM 加入锥形瓶中，移取 pH 为 3~10 的 50 mL
2000（PEG2000，CP），上海麦克林生化科技有限公 10 mg/L 的 MB 溶液（使用不同 pH 的盐酸来调节
