Page 215 - 《精细化工》2021年第11期

第 11 期 王 茜，等: 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 ·2361·

取 100 mL 无水乙醇加入三口烧瓶中，加入 1 g 计算每次重复过程的吸附效率。
SBA-15 粉末，室温下磁力搅拌 30 min，使 SBA-15   
R /%  0 t  100 （1）
均匀分散在无水乙醇中，采用蠕动泵以 20 r/min 的 
0
速度均匀加入 10 mL APTES，80 ℃下冷凝回流搅拌 式中：R 为吸附效率，%；ρ 0 为溶液初始质量浓度，
24 h，过滤，并利用无水乙醇洗涤材料至中性，放 mg/L；ρ t 为 t 时间时溶液中剩余的稀土离子质量浓
入真空干燥箱干燥（60 ℃），得到 NH 2 -SBA-15。 度，mg/L。
将 0.6 g PAA、0.7 g 4-二甲基氨基吡啶、1.7 g 1- 吸附剂对稀土离子吸附量的计算公式见式（2）：
丙基膦酸酐溶解于 35 mL DMF 中，加入 1.4 g ( 0   t ) V
t
NH 2 -SBA-15，室温下搅拌反应 12 h，反应结束后离 q  m （2）
心分离。将分离后的固体粉末用 70 ℃去离子水洗 式中：q t 为吸附量（mg/g）；ρ 0 为溶液初始质量浓度
涤至中性，放入真空干燥箱 60 ℃干燥，得到 PAA （mg/L）；ρ t 为 t 时间时溶液中剩余的稀土离子质量
改性 SBA-15，即 PAA-SBA-15。 浓度（mg/L）；m 为所用吸附剂的质量（g）；V 为溶
PAA-SBA-15 制备路线如下所示。 液体积（L）。

2 结果与讨论

2.1 吸附剂 XRD 表征和 ATR-FTIR 表征
图 1 分别为 SBA-15 改性前后的小角 XRD 图谱
和 ATR-FTIR 谱图。

1.3 结构表征
SBA-15、NH 2 -SBA-15 和 PAA-SBA-15 材料的
孔道有序性由 XRD 测试，功率 2.2 kW；吸附剂 N 2
吸附-脱附曲线由物理吸附仪测定，测试前 60 ℃真
空处理 12 h，由 BET 公式计算得到材料比表面积，
由 BJH 模型计算材料孔径分布；材料表面官能团由
ATR-FTIR 表征。
1.4 吸附性能测试
1.4.1 吸附过程影响因素
3+
3+
3+
3+
分别配制 10 mL Eu 、Sm 、Nd 、Tb 和 Gd 3+
5 种稀土离子溶液（10 mg/L），以 HCl 和 NaOH 溶
液（均为 2 mol/L）调节溶液的 pH，加入 25 mg 吸
附剂粉末，在 60 r/min 转速下吸附一定时间。吸附
结束后离心分离，通过 ICP-AES 分析溶液中剩余稀
土离子浓度。探究不同 pH、吸附时间、初始稀土离
子质量浓度等条件对吸附剂吸附 5 种稀土离子的影
响，确定最佳吸附条件。
1.4.2 吸脱附循环实验

称取数份制备好的 25 mg PAA-SBA-15，分别加 图 1 SBA-15、NH 2 -SBA-15 和 PAA-SBA-15 的 XRD 图
入 10 mL 质量浓度为 10 mg/L 的稀土离子溶液中， （a）及 ATR-FTIR 谱图（b）
利用 HCl 溶液和 NaOH 溶液（均为 2 mol/L）调节 Fig. 1 XRD patterns (a) and ATR-FTIR spectra (b) of
SBA-15, NH 2 -SBA-15 and PAA-SBA-15
溶液 pH 至 5，室温下搅拌 3 h，过滤分离吸附剂，
保留上清液测试液体中稀土离子剩余浓度。分离出 由图 1a 可以看出，SBA-15、NH 2 -SBA-15、PAA-
的吸附剂利用 0.5 mol/L 的 HNO 3 溶液充分洗脱（确 SBA-15 功能化前后均在 2θ = 0.9°、1.6°以及 1.8°处出
保结合的稀土离子能够被置换下来），洗脱结束后放 现了明显的（100）、（110）以及（200）晶面特征峰 [26] ，
入真空干燥箱中 60 ℃烘干回收吸附剂，称取数份 表明 SBA-15 改性前后介孔结构有序性均较强，但
回收的 25 mg PAA-SBA-15 重复以上操作，用式（1） 改性后特征峰峰强逐步下降，说明 SBA-15 改性后