Page 201 - 《精细化工》2020年第9期

第 9 期 张银萍，等: 铁基柱撑蒙脱石的制备及其对芘的吸附 ·1915·

对比 5 次重复实验结果，Ca-MMT 的吸附效率由新
鲜 Ca-MMT 的 15.25%降低到 11.25%，Fe-MMT 的
吸附效率由新鲜 Fe-MMT 的 97.63%降低到 88.82%。
Fe-MMT 的吸附性能强于 Ca-MMT，而且制备的
Fe-MMT 经过 5 次重复实验后，吸附性能下降并不
明显，吸附容量仍能达到 70.9 mg/g。说明改性的
Fe-MMT 不仅吸附效率高，而且重复利用性能较好。

图 6 Ca-MMT 与 Fe-MMT 重复利用性能

Fig. 6 Reusable performances of Ca-MMT and Fe-MMT

图 5 Langmuir 等温吸附方程拟合 Ca-MMT（a）与 adsorption

Fe-MMT（b）吸附芘的过程；Freundlich 等温吸附方
程拟合 Ca-MMT（c）与 Fe-MMT（d）吸附芘的过程 两种蒙脱石吸附芘后的表面形貌如图 7a、b 所
Fig. 5 Langmuir curves of adsorption of pyrene on Ca-MMT 示。由图 7 可知，Ca-MMT 的表面形貌发生改变，
(a) and Fe-MMT (b); Freundlich curves of adsorption
of pyrene on Ca-MMT (c) and Fe-MMT (d) 而 Fe-MMT 的表面形貌并未明显改变。随后，检测
了 Ca-MMT 和 Fe-MMT 吸附芘后的元素分布情况，
表 2 Ca-MMT 和 Fe-MMT 吸附芘的 Langmuir 和 Freundlich
结果如图 8a、b 所示。
吸附等温线参数
Table 2 Langmuir and Freundlich adsorption isotherm
parameters of Ca-MMT and Fe-MMT to pyrene
Langmuir 方程 Freundlich 方程

K L/(L/mg) Q 0/(mg/g) R 2 K F/(mg/g) n R 2
Ca-MMT 6.76 10.20 0.003 15.00 1.23 0.61
Fe-MMT 1.44 47.62 0.002 95.43 0.95 0.89

芘分子的共轭电子与铁元素相互作用，从而提高了

吸附性能；相应地，吸附容量也大大增加。另外， 图 7 Ca-MMT（a）与 Fe-MMT（b）吸附芘后的 SEM 图
Fig. 7 SEM images of Ca-MMT (a) and Fe-MMT (b) after
铁元素柱撑后的蒙脱石产生一定量的微孔。这些微
adsorbing pyrene
孔一是来源于柱撑引起的二维孔，二是来源于介孔。
前者孔径的大小取决于层间距，后者孔径大小取决 由图 8 可知，两种材料表面都存在碳元素，证
于片层与片层的堆积 [29] 。这些孔道的形成有利于锁 实 Ca-MMT 和 Fe-MMT 都能吸附芘，而且 Fe-MMT 表
定小分子有机污染物 [30] ，更有助于有机污染物的吸 面铁元素分布较多。这可能是由于溶液体系的阴离
附及后续的催化降解反应。 子与钙元素等物质发生了反应 [31] ，使得表面形貌变
2.3 Fe-MMT 吸附芘分子后的性能测定及形貌观察 化明显。但是，煅烧后的 Fe-MMT 性能稳定，不容
图 6 是根据公式ω/%=(Q 0  Q c )/Q 0 ×100〔ω为 易发生相变和生成新的物质。所以，仍然保持
吸附效率（%）；Q 0 (mg/g)、Q c (mg/g)分别为初始加 Fe-MMT 原有的物化特性和形貌特征，并具有较好
入量及溶液中剩余量〕计算得到的 Ca-MMT 及 的吸附特性。另外，本实验制备的 Fe-MMT 不仅具
Fe-MMT 吸附芘的重复性实验结果。由图 6 可知， 有较高的吸附能力和重现性，而且制备工序简单。