Page 181 - 《精细化工》2021年第1期

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第 1 期 孙志勇，等: 聚乙烯亚胺改性磁性膨润土对 Pb 和 Cu 的吸附性能 ·171·
子质量浓度，利用式（1）计算吸附量： 1.4.6 选择性吸附实验
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(   )V 配制 Pb 或 Cu 质量浓度为 100 mg/L、另一离
q  0 1 （1）
m 子质量浓度为 0~100 mg/L 的混合溶液，加入 0.1 g
式中：q 为吸附量，mg/g；ρ 0 为初始质量浓度，mg/L； 吸附剂，机械搅拌 300 min，取上清液测金属离子质
ρ 1 为吸附后质量浓度，mg/L；V 为溶液体积，L；m 量浓度，计算吸附量。
为吸附材料质量，g。 1.4.7 再生实验
1.4.2 吸附时间的影响 将吸附饱和后的 PEI/KH560/MBent 置于浓度为
配制质量浓度 100 mg/L 金属离子溶液，加入 0.1 mol/L 硝酸溶液中，机械搅拌 1 h，倒去硝酸溶
1 g/L MBent 和 PEI/KH560/MBent，机械搅拌，0~ 液，将吸附材料用去离子水清洗，在 60 ℃下真空
300 min 内取上清液测重金属离子质量浓度，计算吸 干燥 12 h，再次进行吸附。
附量。
1.4.3 溶液初始质量浓度的影响 2 结果与讨论
配制质量浓度 0~300 mg/L 重金属离子溶液，加
2.1 吸附材料表征
入质量浓度 1 g/L PEI/KH560/MBent，机械搅拌
2.1.1 FTIR 分析
300 min，取上清液测重金属离子质量浓度，计算吸
MBent、KH560/MBent 和 PEI/KH560/MBent 的
附量。
FTIR 谱图见图 1。由图 1 可知，MBent 的基本框架
1.4.4 吸附动力学
–1
没有改变，582 cm 处为 Fe—O 的特征吸收峰，表
配制质量浓度为 100 mg/L 重金属离子溶液
明 Fe 3O 4 的存在。相对于 MBent，KH560/MBent 在 2934
100 mL（pH=5），PEI/KH560/MBent 投加量 1 g/L，
–1
和 2856 cm 处出现了新的吸收峰，对应—CH—和
不同时间点内取样测重金属离子质量浓度，确定平
—CH 2 的伸缩振动 [16] ，表明 KH560 成功接枝于磁性
衡吸附量。利用下面 3 种动力学模型方程拟合实验
膨润土表面。相对于 KH560/MBent，PEI/KH560/MBent
数据：
–1
ln (q  e q t )  lnq  e K t （2） 在 1384 和 1472 cm 处吸收峰对应 C—N 的伸缩振
1
[17-21]
t 1 t 动和 C—H 的对称弯曲 ，这归因于 C—N 拉伸
  （3） 振动与 O—H、C—H 变形振动的重叠 [22] 。结果表明，
q t K 2e 2 q e
q
q  K t 0.5 （4） PEI 成功接枝于 KH560/MBent 表面。
t p
式中：q e 为吸附达到平衡时的吸附量，mg/g；q t 为 t
时刻吸附量，mg/g；K 1 为准一级动力学模型吸附速
–1
率常数，min ；K 2 为准二级动力学模型吸附速率常
数，g/(mg·min)，K p 为颗粒内扩散模型速率常数，
0.5
mg/(g·min )； t 为吸附时间，min。
1.4.5 吸附等温模型
配制一系列 100 mL 质量浓度分别为 20、50、
80、100、150、200、300 mg/L 的重金属离子溶液
（pH=5），PEI/KH560/MBent 投加量为 1 g/L，分别

在温度为 293、303 和 313 K 下进行吸附实验，吸 图 1 MBent、KH560/MBent 和 PEI/KH560/MBent 的 FTIR
附平衡后测重金属离子质量浓度，计算平衡吸附量。 谱图
实验数据利用下面吸附等温方程进行拟合： Fig. 1 FTIR spectra of MBent, KH560/MBent and PEI/
 1  KH560/MBent
e   e （5）
q e q b q m 2.1.2 XRD 分析
m
ln  MBent、KH560/MBent 和 PEI/KH560/MBent 的
ln q  ln K  e （6）
f
e
n XRD 谱图如图 2 所示。
式中：ρ e 为平衡时的质量浓度，mg/L；b 为 Langmuir 由图 2 可知，在 2θ=30.43°、35.74°、43.57°、
吸附常数，L/mg；q e 为平衡时吸附量，mg/g；q m 为 57.57°和 63.52°处出现对应于 Fe 3 O 4 (220)、(311)、
最大吸附量 ， mg/g；K f 为 Freundlich 亲和系数 (400)、(511)和(440)晶面的衍射峰 [23] ，表明 PEI/
mg/g L/mg( ) 1/n ，L/mg；n 为 Freundlich 模型常数。 KH560/MBent 上负载有 Fe 3 O 4 微粒。