Page 222 - 《精细化工）》2023年第10期

·2300· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 40 卷

由图 7a 可以看出，RPC-1.00 在 pH 为 2~7 时对
PNP 的吸附容量几乎不变，而当 pH>7 时，吸附容
量出现了断崖式下降。导致该差异的原因主要是 pH
的增大改变了 PNP 在水溶液中的存在形式。当溶液
pH 大于 PNP 解离常数（pK a ）时，PNP 分子会解离
为酚氧负离子，随着 pH 的增加，解离程度越高，
这与 PNP 的 pK a 为 7.16 一致 [16] 。因此，推测 pH 升
高导致吸附容量降低的原因是在一定条件下，碳材
料表面带有负电荷，当 PNP 分子解离后会产生电荷
排斥作用。 图 9 RPC-1.00 对 PNP 吸附的重复使用性能
由图 7b 可以看出，添加杂质离子以后，PNP Fig. 9 Recycling performance of RPC-1.00 on PNP
adsorption
的吸附容量并未产生明显差异。在离子质量浓度为
20 mg/L 时，最大吸附容量仅仅降低了 1%~2%，即 2.10 理论计算
使在质量浓度为 100 mg/L 下，最大吸附容量减少也 根据 XPS 分析可知，掺杂的 N 原子主要以吡
不足 7%。 啶—N、吡咯—N、石墨—N、氧化—N 的形式存在，
2.8 固定床吸附实验 O 原子主要以 O—H、C—O—C、C==O 和 COOH 的
按照 1.4.5 节实验方法，考察了 RPC-1.00 在固 形式存在。将原始石墨烯团簇表面以及功能化的表
定床动态吸附 PNP 实验得到的穿透曲线，结果见 面和 PNP 分子进行了优化，同时考虑了多种不同
图 8。 的吸附位置对吸附能量的影响，模拟结果如图 10a
所示。

图 8 PNP 在 RPC-1.00 床层上的吸附穿透曲线
Fig. 8 Breakthrough curve for PNP adsorption in RPC-
1.00 bed

由图 8 可以看出，穿透曲线呈现典型的 S 型，
且具有较高的斜率，表明吸附具有较高的传质效率。
同时， RPC-1.00 的 t b=66 min，t s=101 min，根据式（6）
求得吸附容量约为 345.01 mg/g。
2.9 重复使用性能
按照 1.4.6 节实验方法，考察了 RPC-1.00 对 PNP
溶液的重复使用性能，结果如图 9 所示。由图 9 可

知，经过重复使用 6 次后，RPC-1.00 对 PNP 的吸
图 10 吸附能（a）和吡啶—N 4 /羧基修饰石墨烯团簇—
附容量为 260.11 mg/g。由于在吸附剂分离和再生
PNP 二聚体体系的弱相互作用分析（b）
过程中会有极少量的损失，而且洗脱剂甲醇很难将 Fig. 10 Adsorption energies (a) and weak interaction analysis
PNP 分子从 RPC-1.00 孔隙中完全脱除，所以导致在 of pyridine—N 4 /carboxyl modified graphene clusters-
重复使用 6 次以后 RPC-1.00 对 PNP 的吸附能力略 PNP dimer system (b)

有减小，但仍保持较高的吸附能力。
由图 10a 可知，没有任何功能化位点的原始石