Page 193 - 《精细化工》2022年第11期
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第 11 期                  赵尉伶，等:  表面活性剂改性 Fe 3 O 4 对 As(Ⅴ)和 As(Ⅲ)的吸附                      ·2343·


            相差较小且均大于 0.99，这表明 Fe 3 O 4 @surfactants            过程存在多种作用机制，吸附过程既存在单分子层
            对 As(Ⅴ)和 As(Ⅲ)的吸附过程都较容易发生，吸附                       化学吸附又存在非均匀表面吸附。


















                   图 8  Fe 3 O 4 @surfactants 纳米颗粒对 As(Ⅲ)的 Langmuir（a）和 Freundlich（b）吸附等温方程拟合曲线
            Fig. 8    Langmuir (a) and Freundlich (b) adsorption isotherm equations fitting curves of Fe 3 O 4 @surfactants nanomaterial for
                   As(Ⅲ)

                                                表 2   吸附等温线方程拟合参数
                                      Table 2    Fitting parameters of adsorption isotherm equation
                                                     Langmuir 模型                      Freundlich 模型
                 纳米颗粒          去除对象
                                                                                                         2
                                             q m/(mg/g)   K L/(L/mg)   R 2     1/n    K F /(mg/g)(L/mg) 1/n  R
               Fe 3O 4@CTAB     As(Ⅴ)         31.525      0.0353    0.999     0.853        1.173       0.997
               Fe 3O 4@Gemini   As(Ⅴ)         67.602      0.0158    0.999     0.928        1.097       0.998
               Fe 3O 4@Bola     As(Ⅴ)         56.111      0.0189    0.999     0.914        1.100       0.998
               Fe 3O 4@CTAB     As(Ⅲ)         18.348      0.0592    0.999     0.782        1.152       0.996
               Fe 3O 4@Gemini   As(Ⅲ)         55.133      0.0184    0.999     0.907        1.067       0.998
               Fe 3O 4@Bola     As(Ⅲ)         34.162      0.0293    0.999     0.869        1.056       0.998

                 对于 Fe 3 O 4 @CTAB，改性后存在于 Fe 3 O 4 表面          的差异，As(Ⅴ)含 As==O 双键氧结构，As(Ⅲ)仅含
                             +
            的带正电离子 CTA （CTAB 阳离子部分）会吸引带                        As—O 单键氧结构，在吸附过程中，As(Ⅴ)中的双
            负电的 As 阴离子部分，从而形成 CTA-As 络合物，                      键氧影响自身通过氢离子损失而电离的能力，发生
            使 Fe 3 O 4 @CTAB 在吸附平衡时对 As(Ⅴ)的最大吸附                解离现象，分子上产生更多的负电荷，更易被经过
            容量为 31.525 mg/g；表面活性剂 Gemini 12-2-12 有             阳离子表面活性剂修饰的纳米颗粒吸附。而在实验
                                                                                                   –
            两个具有强吸附驱动力的带电头基，它既可以使自                             条件（pH=6）下，As(Ⅴ)主要以 H 2 AsO 4 或 HAsO 4       2–
            身碳氢链间产生强相互作用，又可以和重金属离子                             的阴离子形式存在，As(Ⅲ)基本以不带电的 H 3 AsO 3
            结合产生更强的聚合作用。因此，Gemini 12-2-12                      形式存在。结合 Langmuir 的最大吸附容量(q m )可知，
            带正电离子的两条尾链与 As 阴离子之间的配位作                           阳离子表面活性剂改性 Fe 3 O 4 能显著提高对阴离子
            用加强，吸附更容易进行，Fe 3O 4@Gemini 对 As(Ⅴ)                 As(Ⅴ)的吸附能力，但对不带电的 As(Ⅲ)的去除效
            的最大吸附容量为 67.602 mg/g。表面活性剂 Bola 由                  果并不如 As(Ⅴ)    [39] ，对 As(Ⅲ)的吸附反应可能发生
            两个亲水头基与 1 条疏水链连接形成，易在气液界面                          于 Fe 3 O 4 @surfactants 表面羟基与不带电的亚砷酸分
            形成 U 型构象     [38] ，但 Bola 聚集体主要通过微弱的非              子之间。综上所述，Fe 3 O 4 @surfactants 对 As(Ⅴ)和
            共价键作用来维持，自组装结构的稳定性较差，吸附                            As(Ⅲ)都具有良好的吸附效果，其对 As(Ⅴ)的吸附
            容量略低于 Fe 3O 4@Gemini，对 As(Ⅴ)的最大吸附容                 效果更好。
            量为 56.111 mg/g。综上可知，等温吸附过程的吸附                      2.6   吸附行为及吸附-解吸实验研究
            驱动力主要来自阳离子表面活性剂分子在固液界面                             2.6.1   吸附行为研究
            的不同的排列行为、表面活性剂头基与阴离子的静                                 为了研究 Fe 3 O 4 @surfactants 纳米颗粒的吸附行
            电作用以及尾链与 As(Ⅴ)、As(Ⅲ)之间的配位作用。                       为，以去除效率较高的 As(Ⅴ)为例进行讨论。吸附
                 与 Fe 3 O 4 @surfactants 对 As(Ⅴ)的吸附效果相         As(Ⅴ)后 Fe 3 O 4 @surfactants 的 XPS 全谱如图 9a 所
            比，Fe 3 O 4 @surfactants 对 As(Ⅲ)的去除效率略低，            示（C 为校准元素）。由图 9a 可知，Fe 3 O 4 @surfactants
            吸附效果的差异归因于 As(Ⅴ)和 As(Ⅲ)分子之间                        中同时含有 Fe、O、C、As 等元素。Fe 3 O 4 @surfactants
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