Page 184 - 《精细化工》2022年第11期

·2334· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 39 卷

为进一步探究凝胶剂对阴阳离子染料的吸附机 胶剂附着于三聚氰胺海绵骨架表面，制备了改性三
理，采用两种常见的动力学模型对吸附动力学进行 聚氰胺海绵 SMS-Jn，并将其应用于染料吸附。
了研究。准一级动力学方程是最常用的，认为吸附 为探究负载机理，对 MS、干凝胶 SL-J8 以及
过程受扩散步骤控制、单一吸附；准二级动力学方 改性三聚氰胺海绵 SMS-J8 进行 FTIR 分析，结果
程是基于假定吸附过程受化学吸附机理的控制 [29] 。 如图 8 所示。
准一级动力学的线性方程式为：
ln(q  e q t )  ln q  e K t （3）
1
准二级动力学的线性方程式为：
t 1 1
 q  2 t （4）
q t K 2 e q e
式中：q e 、q t 分别为平衡吸附量以及 t 时刻的吸附量，
–1
mg/g；K 1 为准一级速率常数，min ；t 为吸附时间，
min；K 2 为准二级速率常数，g/(mg·min)。
由图 7 可知，CV 在干凝胶 SL-J8 上的准二级模
2
型的拟合曲线（图 7b，R =0.99809）比准一级模型

2
（图 7a，R =0.84734）的线性相关性更好。与准一级 图 8 MS、SMS-J8 和 SL-J8 干凝胶的 FTIR 谱图
动力学模型计算的 q e （605.17 mg/g）相比，由准二 Fig. 8 FTIR spectra of MS, SMS-J8 and SL-J8 xerogel
级动力学模型计算的 q e （1337.22 mg/g）更高。结
–1
果表明，CV 在干凝胶 SL-J8 上的吸附过程适合用 由图 8 可知，MS 在 3345 cm 处的吸收峰为仲
–1
胺的 N—H 键的伸缩振动，1543 cm 处的吸收峰为
准二级动力学来描述，表明化学吸附是吸附过程的
作用之一。 C==N 键的伸缩振动，而三嗪环的弯曲振动吸收峰出
–1
–1
现在 809 cm 处。SL-J8 干凝胶在 3373 cm 处出
现 O—H 和 N—H 键的振动叠加吸收峰，2923 和
–1
2853 cm 处的两个峰对应 SL-J8 干凝胶上 CH 2 的不
对称伸缩振动和对称伸缩振动。与 MS 相比，SMS-J8
–1
在 2921 和 2853 cm 处出现 SL-J8 干凝胶的 CH 2 伸缩
振动特征吸收峰，表明 SL-J8 结合在了三聚氰胺海绵
骨架上。且在 SMS-J8 中，N—H 和 O—H 键的伸缩
振动吸收峰发生红移，表明凝胶剂通过氢键作用结
合在三聚氰胺海绵骨架表面。
此外，按照 1.4.4 节实验方法考察了两种干凝胶
和相应的凝胶剂改性海绵的染料吸附能力，结果如
图 9 所示。
由图 9 可知，SL-J8 干凝胶对 CV 以及 SL-J16
干凝胶对 MO 的平衡吸附量可分别达 1313.16 和
281.25 mg/g。MS 对染料几乎无吸附作用，而使用
凝胶剂改性后的三聚氰胺海绵都对染料具有吸附效
果，且吸附染料种类与对其改性的凝胶剂保持一致。
两种改性三聚氰胺海绵的平衡吸附量都比相应凝胶
剂的平衡吸附量高，特别是 SMS-J8 对 CV 的吸附量

图 7 SL-J8 干凝胶对 CV 吸附的准一级（a）和准二级（b） （2488.22 mg/g，4.73 mol/mol）约为 SL-J8 对 CV 吸
动力学曲线 附量（1313.16 mg/g，2.49 mol/mol）的 2 倍。与文
Fig. 7 Pseudo-first-order (a) and pseudo-second-order (b) 献[26]的工作进行对比，本工作实现了对阳离子染
kinetic curves of CV adsorption by SL-J8 xerogel
料和阴离子染料的选择吸附；且吸附量也有明显提
2.4 改性海绵 SMS-Jn 染料吸附实验研究 升，尤其是改性三聚氰胺海绵对 CV 的吸附量从
为提高染料的吸附性能，本文通过浸渍法将凝 754.68 mg/g [26] 提升至 2488.22 mg/g。