Page 196 - 《精细化工》2021年第9期
P. 196

·1910·                            精细化工   FINE CHEMICALS                                 第 38 卷

            现对应三嗪环上 N 和氨基上 N 的峰             [22] ，吸附后三嗪        pH 为 6，不用调节 pH，选择 pH 为 6 作为吸附条件。
            环上 N 的结合能（399.6 eV）基本不变，但是氨基                       2.3.5   不同金属离子的吸附效果
            中 N 的位置发生了较大改变（405.6 eV），氨基中 N                         N-MGA 吸附剂对具有空轨道的金属离子均具
            原子的孤对电子与 Cd(Ⅱ)形成了配位键，使 N 原子                        有吸附作用。重金属离子的空轨道会接受吸附剂中
            的电子云密度降低，向高结合能方向移动                    [23] 。       一对电子形成配位络合物，重金属离子与吸附剂的
                 红外反射光谱和 XPS 的分析结果未显示三嗪环                       亲和力越强，络合物越稳定，其稳定性主要取决于
            上的 N 参与配位络合吸附，是因为三嗪环上 N 的配                         重金属离子的化学性质以及重金属离子与吸附剂之
            位络合能力比氨基小，造成参与配位络合的 N 含量                           间形成价键的强度，所以 N-MGA 吸附剂对不同金
            很少，没有被检测出来。综合红外反射光谱和 XPS                           属离子具有不同的吸附能力。选取 6 种金属离子在
            分析得出，N-MGA 的主要吸附作用为氨基与金属离                          同样实验条件下进行吸附实验，结果如表 3 所示。

            子的配位络合。
                                                                       表 3   不同金属离子的吸附结果对比
            2.3.4  pH 对 Cd(Ⅱ)吸附效果的影响                           Table 3    Comparison of adsorption results of different
                 pH 是决定吸附重金属离子能力的重要参数之                                 metal ions
            一。根据重金属离子的特点，在吸附剂加入前，重                                 金属离子             R a/%         Q e/(mg/g)
            金属离子会与水中的羟基结合，以金属离子的络合                                  Zn(Ⅱ)           81.1            29.5
                                                                    Ni(Ⅱ)           75.0            27.3
            物形态存在，影响吸附；当溶液 pH 较大时，超过
                                                                    Cr(Ⅲ)           70.0            25.5
            金属离子的沉淀 pH，金属离子会形成沉淀影响吸                                 Pb(Ⅱ)           92.1            33.5
            附。金属离子的沉淀公式如式（10）所示：                                    Cu(Ⅱ)           94.0            34.2
                      pH   14 1/ | log[Me ] logn      K sp  |   （10）   Cd(Ⅱ)    97.2            35.3

                                              
            式中：n 是某种金属的离子价数；[Me ] 是某金属离                            注：金属离子初始质量浓度为 3636.5 mg/L，吸附剂 5 g，
                                                               溶液 50 mL，温度 20  ℃，时间 30 min，pH=6。
            子浓度（mol/L）； K 是某金属氢氧化物溶度积常数。
                             sp
                                                                   从表 3 中可以看出，该吸附剂对不同金属离子
                 初始 Cd(Ⅱ)溶液 pH 对吸附的影响，如图 8 所示。
                                                               均有吸附能力，但是对不同金属离子的吸附能力不
                                                               同，相同实验条件下，对 Cd(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Pb(Ⅱ)
                                                               的吸附率均达 90%以上，且对 Cd(Ⅱ)的吸附率最高，
                                                               吸附能力最强。
                                                               2.3.6   对 Cd(Ⅱ)的吸附效果
                                                                   在配位络合吸附机理的作用下，N-MGA 吸附剂
                                                               对 Cd(Ⅱ)的吸附效果如表 4 所示。

                                                                       表 4  N-MGA 对 Cd(Ⅱ)的吸附效果
                                                                   Table 4    Adsorption effect of N-MGA for Cd(Ⅱ)
                                                                  ρ Cd(II)/(mg/L)  N-MGA/g          R a/%

            Cd(Ⅱ)初始质量浓度为 3636.5 mg/L，吸附剂 3 g，溶液 50 mL，              3636.5            5.0           97.5
            温度 20  ℃，时间 30 min                                        70.0            5.0           97.2
                     图 8   初始 pH 对 Cd(Ⅱ)吸附的影响                         70.0            9.0           99.9
                 Fig. 8    Effect of initial pH on Cd(Ⅱ) adsorption   注：温度 20  ℃，时间 30 min，溶液 50 mL，pH=6。

                 由金属离子的沉淀公式（10）计算出，在 Cd(Ⅱ)                         从表 4 可以看出，当 Cd(Ⅱ)初始质量浓度为
            初始质量浓度为 3636.5 mg/L 时，Cd(Ⅱ)开始沉淀的                   3636.5 mg/L 时，加入 5 g 吸附剂，20  ℃下吸附 30 min，
            pH 是 6.4，为了避免形成水凝胶状沉淀影响吸附效                         对 Cd(Ⅱ)的吸附率可达 97.5%；相同吸附条件下，
            果，选择 pH=2~6 进行讨论。由于该多胺型吸附剂                         降低 Cd(Ⅱ)的初始质量浓度到 70.0 mg/L，加入 5 g
            的吸附活性基团是仲胺，在 pH 较低条件下，仲胺                           吸附剂，对 Cd(Ⅱ)的吸附率可达 97.2%，加入 9 g
            会得到氢质子从而失去配位络合作用，使得吸附能                             吸附剂，吸附率可达 99.9%。
            力减弱。当 pH 从 2 增至 4 时，吸附率增加；当 pH                     2.3.7  N-MGA 对 Cd(Ⅱ)的吸附解吸再生循环性能
            为 2 时，吸附率为 95.8%；当 pH 由 4 增至 6 时，吸                       研究
            附率达到 96.3%，且当 pH 大于 4 后，吸附率达到稳                         为了研究吸附剂的循环再生性能，维持吸附剂
            定，吸附能力基本保持不变。该浓度下原始溶液的                             浓度不变，在过滤回收过程中吸附剂质量损失后，
   191   192   193   194   195   196   197   198   199   200   201