Page 89 - 《精细化工》2021年第3期

第 3 期 张 静，等: CA@CS-MMT 复合纳米纤维的制备及对 Cr(Ⅲ)的吸附 ·509·

复合纳米纤维平均直径在 180~210 nm 之间，这使纳 合纳米纤维表面带负电荷，因此其吸附量和吸附率
米纤维的毛细管效应增强，从而具有更高的 Cr(Ⅲ) 显著增加。分析表明，CA@CS- MMT-2 对水中 Cr(Ⅲ)
吸附能力。同时，CA 与 CS-MMT 复合具有了一定 的吸附具有高度的 pH 依赖性。由图 8 可知，当 pH
的阳离子交换容量，可以进一步提高复合纳米纤维 为 5.5±0.1 时的吸附量最高，达到 98.01 mg/g，此时
去除 Cr(Ⅲ)的能力。当 CS-MMT 含量达到 3%时， 溶液中 Cr(Ⅲ)的吸附率为 40%。
Cr( Ⅲ ) 吸 附量下降 至 89.13 mg/g ，这可能与
CA@CS-MMT-3 复合纳米纤维的直径增加有关。
2.2.2 吸附剂的零点电荷（pH pzc ）测定
pH pzc 是指吸附剂表面正负电荷相等即零点电
荷时的 pH。首先采用酸碱滴定法 [25] 对纳米纤维的
pH pzc 进行了测试，结果见图 7。由图 7 可知，CA
纳米纤维的 pH pzc 为 6.25，而 CA@CS-MMT-2 的
pH pzc 降低 至 4.45 ，这主要 是复 合 纳 米 纤维中
CS-MMT 的表面带有负电荷的作用。由此可知，当
溶液 pH<4.45 时，CA@CS-MMT-2 表面带正电荷，

可吸附溶液中的负离子；溶液 pH>4.45 时，CA@CS- 图 8 溶液初始 pH 对 Cr(Ⅲ)吸附性能的影响
MMT-2 表面带负电荷，可吸附溶液中的阳离子。 Fig. 8 Effect of initial pH of solution on Cr(Ⅲ) adsorption
by CA@CS-MMT-2

2.2.4 复合纳米纤维用量对吸附性能的影响
按 1.4.2 节实验方法，配制 50 mL 初始质量浓
度为 10 mg/L 的 Cr(Ⅲ)溶液，调节 pH 为 5.5±0.1，
CA@CS-MMT-2 用量分别为 0.2、0.4、0.6、0.8 和
1.0 g/L，考察吸附剂用量对 Cr(Ⅲ)吸附性能的影响，
结果见图 9。

图 7 CA、CA@CS-MMT-2 纳米纤维的零点电荷曲线
Fig. 7 Point zero charge curves of CA and CA@CS-MMT-2
nanofibers

2.2.3 溶液初始 pH 对吸附性能的影响
按 1.4.2 节实验方法，将 10 mg CA@CS-MMT-2
置于 Cr(Ⅲ)初始质量浓度为 50 mg/L 溶液中，调节
溶液初始 pH 为 2.5~5.5，吸附平衡后测试滤液中

Cr(Ⅲ)的质量浓度，按式（1）、（2）计算吸附量和
图 9 吸附剂用量对 Cr(Ⅲ)吸附性能的影响
吸附率，结果见图 8。
Fig. 9 Effect of adsorbent dosage on Cr(Ⅲ) adsorption
如图 8 所示，pH 在 2.5~5.5 内，CA@CS-MMT-2
对水中 Cr(Ⅲ)吸附量随 pH 的增加而增加，当 pH 为 由图 9 可知，随着吸附剂用量的增加，溶液中
5.5±0.1 时，吸附量和吸附率均达到最大值。这主要 剩余 Cr(Ⅲ)质量浓度逐渐下降。当吸附剂用量增加
是因为溶液 pH 在 2.0~3.0 之间时，低于 CA@CS- 至 0.4 g/L 时，溶液中剩余 Cr(Ⅲ)质量浓度可以下降
MMT-2 的 pH pzc （4.45），复合纳米纤维表面带正电 至 1.5 mg/L 以下，继续增加其用量为 1.0 g/L 时，剩
荷，因此对 Cr(Ⅲ)的吸附容量增加较缓，主要以物 余 Cr(Ⅲ)质量浓度为 0.69 mg/L，此时吸附率可达
理吸附为主；同时当 pH 较低时，Cr(Ⅲ)以体积较大 93.1%。
3+
的水合物种〔Cr(H 2 O) 6 〕存在于酸性溶液中，无法 2.2.5 Cr(Ⅲ)初始浓度对吸附性能的影响
进入吸附剂的微孔中，因此吸附量和吸附率均较低； 配制初始质量浓度分别为 10、20、30、40、
当溶液 pH 在 4.0~5.5 内，随着 pH 的增加，此时 50 mg/L 的 Cr(Ⅲ)溶液，CA@CS-MMT-2 用量为
2+
Cr(OH) 为主要存在形式 [26] ，且当 pH>pH pzc 时，复 1.0 g/L，其他条件同 2.2.4 节，吸附平衡后测试滤液