Page 35 - 《精细化工》2023年第1期

第 1 期 刘 涛，等: 基于有序多孔材料磷酸盐吸附剂的研究进展 ·27·

材料吸附剂的金属质量分数标化后的磷酸盐吸附容 的效率。然而，随着金属质量分数的提高，吸附剂
量明显更高。研究结果表明，有序多孔材料作为载 金属质量分数标化后的磷酸盐吸附容量有所下降，
体可有效提高金属的分散性，提高单位质量金属为 主要原因可能为高质量分数的金属氧化物/氢氧化
磷酸盐提供的活性位点数，从而提高其吸附磷酸盐 物仍易团聚，从而导致金属吸附容量的下降。

表 1 基于不同有序多孔材料的金属基吸附剂
Table 1 Metal-based adsorbents based on different ordered porous materials
载体 活性 磷酸盐最大吸附容量/ 金属质量 标化吸附容量/ 参考
吸附剂 温度 pH
类型 金属 (mg/g) 分数/% 〔mg/(g M)〕 ① 文献
La 0.04M41 ② 25 7.0 MCM-41 La 26.7 7.53 354.58 [26]
LC-ZSM-5 ③ 30 5.5 ZSM-5 La 45.00 6.98 644.70 [27]
La 2O 3(15.7)@OCMK-3 25 7.0 CMK-3 La ~47.62 13.39 ~355.64 [36]
La 2O 3(5)@MCN 25 6.3 MCN La 20.37 5.00 407.40 [37]
La 40SBA-15 25 — ⑦ SBA-15 La 29.08 11.16 260.57 [46]
La 25MM1 ④ 25 7.0 MCM-41 La 22.00 7.53 292.16 [48]
FMS-0.1La ⑤ 25 5.0 FMS La 42.76 16.56 258.21 [53]
HMS-1/5 25 — HMS La 47.89 22.44 213.41 [61]
La-NN-M41 ⑥ 25 7.0 MCM-41 La 54.30 8.61 630.66 [73]
MIL-101@Zr(DS)' 25 6.5 MIL-101(Cr) Zr 21.28 1.41 1513.85 [22]
ZrO 2(29.5)@CMK-3 25 6.5 CMK-3 Zr 21.27 21.82 97.48 [35]
ZrO 2(5)@MCN 25 6.3 MCN Zr 28.74 5.00 574.80 [37]
SBA-15-Zr1 25 6.2 SBA-15 Zr 8.85 1.55 570.97 [45]
HMS-Zr 25 6.0 HMS Zr 9.93 3.39 292.92 [60]
S15-NN-Fe-0.5 35 5.0 SBA-15 Fe 20.70 2.41 858.92 [47]
Fe-NN-M41 25 6.0 MCM-41 Fe 51.80 5.01 1033.93 [26]
Al-NN-M41 25 6.0 MCM-41 Al 67.10 2.63 2551.33 [26]
Al 10SBA-15 25 6.4 SBA-15 Al 26.72 10.00 267.20 [43]
25 — 无 La 55.56 72.02 77.14 [74]
La(OH) 3
20 6.7~6.9 无 Zr 29.71 73.98 40.16 [75]
中孔 ZrO 2
Fe 3O 4 30 — 无 Fe 5.03 72.41 6.95 [76]
Al 2O 3 25 6.5 无 Al 14.66 52.94 27.69 [77]
①为标化吸附容量，为磷酸盐最大吸附容量/金属 M 质量分数，M 为 La、Zr、Fe、Al；②M41 代表 MCM-41；③LC 代表 La 2CO 3；
④MM1 为氨基官能化的 MCM-41；⑤花状介孔 SiO 2；⑥NN-M41 为双氨基修饰的 MCM-41；⑦为文献未给出。

还可与—OH 通过配体交换作用而被吸附 [30-31,69] 。当
3 磷酸盐吸附的影响因素 pH > 7 时，溶液中 OH 逐渐占据主导地位，吸附剂
–
通过去质子作用逐渐带负电荷，并与磷酸根离子产
3.1 pH
磷酸根离子在水中的存在形式取决于水体 pH， 生静电斥力，从而抑制了磷酸根离子的吸附。此外，
–
其解离平衡方程如下： OH 可与磷酸根离子竞争活性位点，进一步抑制了
H PO  3 4 H PO  2  4 H  pK  1 2.13 （1） 吸附剂对磷酸盐的吸附。因此，大部分吸附剂的磷
[78-83]
酸盐吸附容量随着 pH 的增加而逐渐减小
。根
H PO  2  4 HPO 2 4  H  pK  2 7.20 （2） 据在碱性条件下磷酸盐吸附容量较低的研究结果，
HPO 2 4  PO 3 4  H  pK  3 12.33 （3） 大部分吸附剂可通过碱液进行脱附再 生
+
当 pH < 7 时，溶液中 H 占主导地位，吸附剂由 [22,26,34,47,52,71] 。
于质子化而带正电荷，同时磷酸根离子的主要存在 3.2 水体共存阴离子
–
–
形式为 H 2 PO 4 ，易通过静电吸引作用与吸附剂相结 自然水体中含有大量的无机阴离子，如 Cl 、
2–
2–
–
合。此外，有序多孔材料经官能团化或金属修饰后 NO 3 、SO 4 和 CO 3 等，可能与磷酸盐竞争吸附位点。
可提高其等电点，也有利于其吸引磷酸根离子与官 对通过静电吸引作用去除磷酸盐的吸附剂而言，竞
能团或者金属相结合。含有 M—OH 基团的吸附剂 争性阴离子可通过离子交换作用取代已经与活性位
去除磷酸盐过程中除了静电吸引作用，磷酸根离子 点结合的磷酸根离子。因此，此类型吸附剂的磷酸盐