Page 171 - 《精细化工》2021年第7期

第 7 期 雷增江，等: 铝污泥基复合凝胶球对 Cr(Ⅵ )的吸附性能与机理 ·1453·

2 结果与讨论 可知，AS-GEL 对 Cr(Ⅵ)的吸附率和吸附量存在同
种趋势。在 pH=2~4 间，吸附率和吸附量随 pH 的增
2.1 AS-GEL 的表征分析 加而上升，于 pH=4 时达到最大值，之后开始逐渐
2.1.1 SEM 分析 下降。图 4b 是通过 Visual MINTEQ 模拟在不同 pH
AS 和 AS-GEL 的 SEM 图如图 2 所示。由图 2a 下溶液中 CrO 4 的含量及其存在形式。在强酸条件
2–
看出，AS 表面较为粗糙，沟壑形孔隙清晰可见，且 下，Cr(Ⅵ)主要以 HCrO 4 存在，且强酸中 H 易于将
+
–
表面呈现出不规则的片状结构。而 AS-GEL 与 AS 活性基团质子化形成带正电的基团（—NH 3 ）与
+
相比，表面发生明显变化，可能是海藻酸钠包埋铝 HCrO 4 静电吸引，发生络合或还原反应 [21] 。在 pH=
–
污泥和聚乙烯醇所导致孔隙几乎消失，形成均匀的 2~4，AS-GEL 表面的 Fe 发生水解形成 Fe(OH) 2 胶
+
3+
层状凸起，从而提供了吸附位点。 体，引发静电吸附作用，Cr(Ⅵ)的吸附率增加 [22] 。随

+
着 pH 继续上升，H 浓度降低，质子化程度减弱，同
2–
–
时产生竞争吸附（OH 和 CrO 4 ），造成吸附率下降。
在碱性环境中，AS-GEL对 Cr(Ⅵ)仍有一定吸附能力，
3+
–
可能是 Fe 水解生成 Fe(OH) 3 、Fe(OH) 4 ，负载到 AS-
GEL 表面的 Fe(OH) 3 对 Cr(Ⅵ)有一定的吸附作用 [23] 。

图 2 AS（a）、AS-GEL（b）的 SEM 图
Fig. 2 SEM images of AS (a) and AS-GEL (b)

2.1.2 红外光谱（FTIR）分析
图 3 为 AS 及 AS-GEL 的 FTIR 谱图。

图 3 AS 及 AS-GEL 的 FTIR 谱图
Fig. 3 FTIR spectra of AS and AS-GEL

–1
如图 3 所示，在 AS 谱图中，3441 cm 是 N—
–1
H 和 O—H 的伸缩振动峰；2923 cm 附近产生的吸
收峰是由 C—H 伸缩振动引起 [17] ；1645 cm –1 处为

–1
C==O 的伸缩吸收峰；1421 cm 处为—CH 2 或—CH 3 图 4 溶液 pH 对 AS-GEL 吸附 Cr(Ⅵ)的影响（a）及 Cr(Ⅵ)
–1
中 C—H 的伸缩振动吸收峰 [18] ；1033 和 799 cm 处 在不同 pH 的形态分布(b)
–1
为 Si—O—Si 的伸缩振动吸收峰 [19] ；532 cm 处观 Fig. 4 Effect of pH value on Cr(Ⅵ) adsorption onto AS-
察到 Al—O 的弯曲振动吸收峰。由图可知，AS 谱 GEL (a) and Cr(Ⅵ) speciation distribution at different
pH (b)
图中所含有的官能团在 AS-GEL 谱图中都有所体
–1
现，只是部分峰出现偏移和增强。3441 cm 处的吸 2.3 投加量对吸附行为的影响
收峰变宽，可能是两种有机物的加入导致氨基和羟 在 Cr(Ⅵ)初始质量浓度为 10 mg/L、pH=4、振
基基团数量增加，氢键作用力增强所致 [20] ，其对 荡时间 120 min、温度为 25 ℃条件下，AS-GEL 投
Cr(Ⅵ)的吸附能力也会有所提升。 加量对吸附的影响见图 5。由图 5 可知，随着吸附
2.2 溶液 pH 对吸附行为的影响 剂用量的增加，吸附率出现两种情况（增长和平衡），
在 Cr(Ⅵ)初始质量浓度为 10 mg/L、AS-GEL 的 吸附量与吸附剂用量呈反比。吸附率的逐渐增加是
投加量为 1.2 g/L、振荡时间 120 min、温度为 25 ℃ 由于吸附剂量的增加导致产生越来越多的 Cr(Ⅵ)吸
下，不同 pH 对 Cr(Ⅵ)吸附的影响见图 4a。由图 4a 附位点。当吸附剂用量达到一定值时，吸附剂之间