Page 226 - 《精细化工》2023年第11期

·2538· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 40 卷

步骤，因此，在上述相同条件下对吸附过程进行了 且孔隙分布均匀致密，SBC 相互交织在一起，部分
颗粒内扩散模型拟合，其模型如式（5）所示： SMt 均匀分散在其中，有利于金属 Cd(Ⅱ)在吸附剂
Q  k t 1/2  C （5） 内部的快速流通。
t id i
1/2
式中：k id 为内扩散速率常数，mg/(g·min )；C i 为经
验常数，与边界层厚度相关，其值越大边界层效应
越大。
1.6 吸附等温线实验
为了明确吸附量和平衡质量浓度之间的关系，
在 pH=6、Cd(Ⅱ)初始质量浓度（0~250 mg/L）、吸
附时间 100 min 的条件下，将 0.1 g PEI-SBC/Mt 置
于 100 mL 含 Cd(Ⅱ)锥形瓶中，于恒温水浴振荡器
中振荡，考察了 PEI-SBC/Mt 在不同环境温度（30、
40、50 ℃）下的吸附过程，分别采用 Langmuir 和
Freundlich 等温吸附模型对各温度下的吸附过程进

行拟合，如式（6）和（7）所示：
KQ  图 2 PEI-SBC/Mt 的球面（a）、外表面（b）、截面（c、
Q  L m e （6） d）的 SEM 图
e

1 K  Fig. 2 SEM images of sphere surface (a), outer surface (b)
Le
Q  K  1/n （7） and cross section (c, d) of PEI-SBC/Mt
e F e
式中：K L 为 Langmuir 吸附平衡常数，L/mg；K F 为
1/n
Freundlich 常数，(mg/g)(L/mg) ；n 为 Freundlich 2.1.2 FTIR 分析
非均质因子；Q e 为平衡吸附量，mg/g；Q m 为吸附剂 SBC、SBC/Mt、PEI-SBC/Mt 的 FTIR 谱图如图
–1
的理论最大吸附量，mg/g；ρ e 为吸附平衡时吸附质 3 所示。从图 3 可以看到，SBC 在 2900 cm 处的
的质量浓度，mg/L。 吸收峰为 C—H 键的伸缩振动。SBC/Mt 在 3627 cm –1
1.7 再生吸附实验 处的较强特征吸收峰对应 Al(Mg)—OH 的拉伸，另
–1
为了研究吸附剂 PEI-SBC/Mt 的循环再生吸附 外存在于 Mt 的 1028 cm 的 Si—O—Si 拉伸振动
情况，将吸附后的 PEI-SBC/Mt 转移到 100 mL 乙二 峰，在 SBC/Mt 中向高波数移动变为 1040 cm ，说
–1
胺四乙酸（1 mol/L）中，振荡脱附 3 h。然后用去 明活性白土被成功引入 [18] 。PEI-SBC/Mt 在 3400 cm –1
离子水清洗吸附剂 3 次，使用真空冷冻干燥机–40 ℃ 处的宽吸收峰以及 2900 cm 处的吸收峰透过率比
–1
抽真空冷冻干燥 24 h 后进行下一次的循环吸附实 SBC 增强，可能与胺基中的 N—H 键的拉伸振动有
验，每次洗涤后测量 Cd(Ⅱ)剩余质量浓度，考察吸 –1
关。PEI-SBC/Mt 在 890~1400 cm 范围内的特征峰
附剂的吸附性能。 –1
减弱是由于交联反应消耗了羟基，1461 cm 处的
2 结果与讨论 吸收峰归属于 C—N 键的伸缩振动 [19] ，表明通过戊
二醛的席夫碱和缩醛反应成功将 PEI 接枝到纤维素
2.1 PEI-SBC/Mt 的表征 多孔球上。
2.1.1 SEM 分析
对 PEI-SBC/Mt 进行了 SEM 测试，结果见图 2。
从图 2a 可以看出，PEI-SBC/Mt 中 SBC 和 SMt
融合紧密，溶解后的 SBC 插入到 SMt 铝硅酸盐层中，
形成了 SMt 均匀地分散在 SBC 基体中的复合材料，
还可以发现，SBC 的加入使小球表面变得光滑。从
图 2b 可见，材料表面分散着 SMt 团粒，说明 SMt
均匀分布在 SBC 基材中。从图 2c 可以看出，
PEI-SBC/Mt 内部存在大量的孔隙，同时保持了良好
的球形度，有利于进一步吸附；另外，小球内部有

众多孔洞分布，有利于增加吸附剂与 Cd(Ⅱ)的接触
面。由图 2d 可见，单个的 SBC 消失，说明改性后 图 3 SBC、SBC/Mt、PEI-SBC/Mt 的 FTIR 谱图
Fig. 3 FTIR spectra of SBC, SBC/Mt and PEI-SBC/Mt
SBC 完全溶解，具有相互连通的三维网络结构，并