Page 213 - 《精细化工》2021年第11期

第 38 卷第 11 期 精 细 化 工 Vol.38, No.11
2021 年 11 月 FINE CHEMICALS Nov. 2021

水处理技术与环境保护
磷酰基乙酸改性粉煤灰基 SBA-15 的制备

及选择性吸附稀土性能

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王 茜，桂晓光，周 祥，崔静磊 ，郭彦霞，程芳琴
（山西大学 资源与环境工程研究所 山西 太原 030006）

摘要：以粉煤灰为硅源合成了介孔二氧化硅 SBA-15，对其进行磷酰基乙酸（PAA）功能化改性制备了 PAA-SBA-
15 吸附剂，对改性前后的吸附剂进行了 XRD、N 2 吸附-脱附、红外光谱表征。结果显示，改性后吸附剂的孔道
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保持高度有序。将 PAA-SBA-15 用于模拟溶液中稀土离子的吸附，发现 PAA-SBA-15 吸附剂对 Eu 、Gd 、Tb 、
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Nd 、Sm 的吸附量分别可达 18.6、23.2、21.9、22.6、20.2 mg/g。考察了竞争离子 Ca 、Mg 、Al 、Fe 对
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吸附稀土离子性能的影响。结果显示，Fe 的存在对 PAA-SBA-15 吸附稀土离子干扰性最强。吸附动力学和热
力学结果显示，PAA-SBA-15 对稀土离子的吸附符合准二级动力学和 Langmuir 等温吸附模型，吸附过程中化学
吸附占主导作用。
关键词：SBA-15；稀土离子；吸附；吸附动力学；等温吸附；水处理技术
中图分类号：O647.3；X703 文献标识码：A
文章编号：1003-5214 (2021) 11-2359-09 开放科学 (资源服务) 标识码 (OSID)：
Preparation of phosphoryl acetic acid modified fly ash-based SBA-15
and its selective adsorption for rare earth elements

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WANG Qian, GUI Xiaoguang, ZHOU Xiang, CUI Jinglei , GUO Yanxia, CHENG Fangqin
（Institute of Resources and Environmental Engineering, Shanxi University, Taiyuan 030006, Shanxi, China）

Abstract: Mesoporous silica SBA-15 was synthesized using fly ash as silicon source, and then
PAA-SBA-15 adsorbent was prepared by surface modification of SBA-15 by phosphoryl acetic acid (PAA).
The adsorbents before and after modification were characterized by XRD, N 2 adsorption-desorption and
infrared spectrometer. The results showed that the highly ordered pores in the adsorbent remained after
modification. The PAA-SBA-15 adsorbent was used to adsorb rare earth ions, and it was found that the
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adsorption capacity for Eu , Gd , Tb , Nd , Sm reached 18.6, 23.2, 21.9, 22.6, 20.2 mg/g, respectively.
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The effect of competing ions such as Ca , Mg , Al , Fe on the adsorption of rare earth ions was studied.
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The results indicated that the presence of Fe had the strongest interference on PAA-SBA-15 adsorption of
rare earth ions. Adsorption kinetics and thermodynamics displayed that the adsorption process fitted quasi-
second kinetics and Langmuir model, indicating chemical adsorption was dominated in the adsorption process.
Key words: SBA-15; rare earth ions; adsorption; adsorption kinetics; isothermal adsorption; water treatment
technology
[2]
稀土元素由于独特的光、电、磁特性广泛应用 的稀土矿日益减少 ，迫切需要稀土的其他来源保
[3]
于航空航天、催化剂、荧光剂等领域。现代科技发 证稀土长期供应。荧光废料 、永磁体废料 [4-5] 、粉
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展对稀土元素的需求持续增长 ，但可供开采利用 煤灰 、地热流体 、电子垃圾 [8-9] 等中含有稀土元

收稿日期：2021-04-08; 定用日期：2021-08-03; DOI: 10.13550/j.jxhg.20210365
基金项目：国家自然科学基金项目（U1810205）；山西省高等学校科技创新项目（2020L0022）
作者简介：王 茜（1994—），女，硕士生，E-mail：qian_wang170@163.com。联系人：崔静磊（1986—），男，副教授，E-mail：
cuijl@sxu.edu.cn。