Page 195 - 《精细化工》2022年第11期

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 ·2345·

可行工艺。对 As(Ⅴ)吸附-解吸率下降的原因可能是
吸附剂损失及 As(Ⅴ)在 Fe 3 O 4 @surfactants 上的不可
逆吸附所致。经 5 次吸附-解吸循环后，纳米颗粒回
收率均在 90%以上。因此，该吸附剂具有良好的解
吸及回收潜力，可以高效、连续地应用于实际含砷
废水的处理。

图 11 Fe 3 O 4 @CTAB (a)、Fe 3 O 4 @Gemini (b)和 Fe 3 O 4 @Bola
(c)对 As(Ⅴ)吸附前、后的 Zeta 电位
Fig. 11 Zeta potentials of Fe 3 O 4 @CTAB (a), Fe 3 O 4 @Gemini
(b) and Fe 3 O 4 @Bola (c) before and after adsorption
of As(Ⅴ)

综上认为，静电作用和表面离子交换作用也是
Fe 3O 4@surfactants 对 As(Ⅴ)吸附去除的部分机理。
2.6.2 吸附-解吸循环实验
为了研究 Fe 3 O 4 @surfactants 纳米颗粒的吸附-
解吸性能，使用去除效率较高的 As(Ⅴ)进行实验，
分别对 3 种纳米颗粒进行连续 5 次吸附-解吸循环实
验。对于每个循环，分别将 1 g/L 的纳米颗粒添加到
pH=6 并含有 5 mg/L 的 As(Ⅴ)溶液中进行吸附，吸附
时间为 1 h。每个循环吸附过程结束后，使用 1 mol/L
NaOH 脱附 [41] ，解吸后的 As(Ⅴ)废水倒入废液缸进
行无害化处理，吸附剂用含 0.01 mol/L HCl 的去离

子水洗至中性，60 ℃下烘干循环再用。 图 12 Fe 3 O 4 @surfactants 对 As(Ⅴ)的吸附-解吸图（a）
吸附率(R)、解吸率(Rd)、吸附剂回收率(Rr) 的 和回收率图（b）
计算公式如下： Fig. 12 Diagrams of Fe 3 O 4 @surfactants adsorption and
(ρ – ρ ) desorption for As( Ⅴ ) (a) and recovery rate
R / % = 0 e  100 diagrams (b)
ρ
0 （7）
2.7 吸附-解吸循环前后稳定性测试
ρ
R /% = d  100 （8） Fe 3 O 4 @surfactants 循环再生 5 次后的 XRD 谱图
d ρ  R
0 见图 13。Fe 3 O 4 @surfactants 循环再生 5 次后的 FTIR
m 图见图 14。如图 13 所示，Fe 3 O 4 @surfactants 纳米
R /% = r  100
r （9） 颗粒经过吸附-解吸循环 5 次后，其衍射峰的位置与
m
0
式中：ρ 0 为吸附前溶液中 As (Ⅴ)的质量浓度， 相对强度以及晶形均未发生改变。由图 14 可看出，
循环再生前后 Fe—O 特征峰没有被破坏，且无化学
mg/L； ρ e 为吸附平衡时溶液中 As (Ⅴ)的质量浓度，
键的断裂与生成，说明在吸附 As(Ⅴ)并循环再生 5
mg/L；R d 为 As (Ⅴ)的解吸率，%；R r 为吸附剂的回
次的情况下，Fe 3 O 4 @surfactants 纳米颗粒还具有较
收率，%； ρ d 为解吸完全后溶液中 As (Ⅴ)的质量浓
度，mg/L；m r 为回收的吸附剂质量，g；m 0 为投加 好的稳定性。但是， Fe 3 O 4 @surfactants 原本在
–1
的吸附剂质量，g。 3413 cm 处归属于 H 2 O 中羟基的吸收峰消失了，原
Fe 3 O 4 @surfactants 对 As(Ⅴ)的吸附-解吸图及吸 本在 Fe 3 O 4 @surfactants 谱带上 1620.09、1625.07 和
附剂回收率图如图 12a、b 所示。 1623.41 cm −1 处的—CH 2 —峰均出现较小的红移现
由图 12 可知，随着吸附-解吸循环周期增加， 象，这些变化表明这些活性基团在吸附去除水中
Fe 3 O 4 @surfactants 纳米颗粒对 As(Ⅴ)的吸附率均有 As(Ⅴ)时发挥了作用 [43] 。总体而言，经过吸附-解吸
所下降，但依然维持在 85%左右。对 As(Ⅴ)的解吸 循环后，Fe 3 O 4 @surfactants 纳米颗粒稳定性良好，
率从 82%下降到 70%，说明通过碱处理实现再生是 在去除含砷废水方面有较好的循环利用性能和良好