Page 193 - 《精细化工》2021年第9期

第 9 期 何婷婷，等: 含氮大分子吸附剂的制备及其对 Cd(Ⅱ)的吸附 ·1907·

含有氨基基团，为了避免水峰的干扰，进行红外反 2.3 N-MGA 吸附剂对 Cd(Ⅱ)的吸附机理、吸附效
射光谱测试，结果如图 2 所示。图 2a 中，3356 和 果和循环再生研究
3280 cm –1 是伯胺 N—H 键的伸缩振动吸收峰， 2.3.1 吸附动力学模型的建立
–1
1301 cm 是仲胺 C—N 键的伸缩振动吸收峰；图 2b 为了研究吸附剂 N-MGA 对 Cd(Ⅱ)的吸附动力
–1
中，1490 cm 是三聚氯氰的三嗪环上 C==N 键的伸 学，在 20 ℃、pH 为 6 条件下进行吸附实验，并将
–1
缩振动吸收峰；图 2c 中，3277 cm 是仲胺 N—H 数据进行准一级动力学和准二级动力学方程拟合，
–1
键的伸缩振动吸收峰，1548 cm 是仲胺上 N—H 键 拟合公式分别如式（6）、（7）所示。图 4a 是公式（6）
–1
的弯曲振动峰，1490 cm 是三嗪环上 C==N 键的伸 中的 q t 对 t 的关系图，图 4b 是公式（7）中的 t/q t
缩振动吸收峰。因红外反射光谱有能量衰减过程， 对 t 的关系图。
故图 2a 和图 2c 中的氨基峰强度较弱。图 2a 中没有
仲胺的特征峰，但有仲胺 C—N 键的伸缩振动峰，
对比图 2c 中仲胺的位置表明，多乙烯多胺中 3280
–1
cm 处仲胺 N—H 键的伸缩振动峰与伯胺发生了重
合。对比图 2a 和图 2c 可以看出，多乙烯多胺中伯
胺消失， N-MGA 吸附剂中只检测出仲胺 N—H 键的
伸缩振动峰，说明经过反应多乙烯多胺中伯胺转化
成仲胺。对比图 2b 和图 2c 可以看出，三嗪环 C==N
键的伸缩振动峰同时存在于三聚氯氰和 N-MGA 吸
附剂中，说明三聚氯氰的三嗪环经过反应并没有发
生变化。以上说明，三聚氯氰与多乙烯多胺的反应
是多乙烯多胺中伯胺与三聚氯氰的有机亲核取代反
应，生成带有仲胺的 N-MGA 吸附剂。

Cd(Ⅱ)初始质量浓度为 1822 mg/L，吸附剂 3 g，溶液 50 mL
图 4 N-MGA 吸附剂对 Cd(Ⅱ)的准一级吸附动力学模型
（a）和准二级吸附动力学模型（b）
Fig. 4 Pseudo-first-order adsorption kinetic model (a) and
pseudo-second-order adsorption kinetic model (b)
图 2 多乙烯多胺（a）、三聚氯氰（b）和 N-MGA 吸附 of N-MGA adsorbent for Cd(Ⅱ)
剂（c）的红外反射光谱图
Fig. 2 Infrared reflectance spectra of polyethylene polyamine
(a), cyanuric chloride (b) and N-MGA adsorbent (c) 通过拟合数据分别计算出准一级动力学和准二
级动力学参数，结果列于表 1。
N-MGA 颗粒在不同放大倍数下的扫描电镜图
q  q  exp(ln q  k ) t （6）
如图 3 所示。可以看出，合成的吸附剂是形状不规 t e e 1
1
则、大小不一且表面粗糙的颗粒状吸附剂。 q t  kq 2  q t （7）
t 2e e
式中： q 和 q e 分别为吸附 t 时刻和吸附平衡时吸附
t
剂对吸附质的吸附量，mg/g； k 为准一级吸附速率
1
–1
常数， min ；k 为准二级吸附速率常数，g/(mg·min)。
2
k 与 q 可由数据拟合后的直线斜率和截距求得。
2
e
2
由表 1 可以看出，准一级动力学的 R 比准二级
2 2
图 3 N-MGA 的扫描电镜图 动力学 R 小，且准二级动力学的 R 接近 1，说明
Fig. 3 SEM images of N-MGA N-MGA 吸附剂对 Cd(Ⅱ)的吸附符合准二级动力学