Page 228 - 《精细化工》2023年第11期

·2540· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 40 卷

由图 6a 可以看出，PEI-SBC/Mt 和 SBC/Mt 的 吸附时间为 5~25 min 时，平衡吸附量增长放缓。
N 2 吸附曲线符合Ⅳ型等温线，是典型的介孔类吸附 这是因为，吸附剂表面活性位点基本被占据。所以
材料。根据Ⅳ型等温线特征分析，在临界温度时， 100 min 后吸附基本达到平衡。因此，平衡吸附时
N 2 在吸附剂表面发生单层吸附，当单层吸附达到饱 间为 100 min。
和时，开始在多层吸附。如图 6b 所示，PEI-SBC/Mt
和 SBC/Mt 的孔径主要分布在 2~20 nm 之间。根据
介孔材料的定义，两种材料孔径均分布在 2~50 nm
之间，属于介孔材料 [21] 。而且 PEI-SBC/Mt 比 SBC/Mt
的孔径和孔体积都有所减小。
2.2 PEI-SBC/Mt 对 Cd(Ⅱ)吸附分析
2.2.1 溶液初始 pH 的影响
溶液的初始 pH 影响金属离子在溶液中的存在
形式和吸附剂的表面电荷分布，对吸附过程有重要
[22]
的影响 。在 25 ℃、Cd(Ⅱ)初始质量浓度为 150 mg/L、
吸附时间 120 min 的条件下，使用 0.1 g PEI-SBC/Mt
置于含 100 mL Cd(Ⅱ)溶液锥形瓶中，于恒温水浴振
荡器中振荡，考察溶液初始 pH 对 Cd(Ⅱ)平衡吸附
量的影响，结果如图 7a 所示。由图 7a 可知，在较
低 pH 下，PEI-SBC/Mt 吸附剂对 Cd(Ⅱ)的吸附能力
+
较低，这是因为，低 pH 下 H 浓度较高，而此时镉
2+
主要以 Cd 的形式存在，两者之间存在竞争吸附；
+
同时吸附剂上的—NH 3 也容易质子化为 NH 4 ，产生
静电斥力，从而影响吸附效果。随着 pH 的增加，
PEI-SBC/Mt 表面正电荷减少，吸附量进一步增加，
pH=6 时吸附达到最大平衡吸附量，为 125 mg/g，pH
继续增加平衡吸附量反而下降，主要是因为生成了
Cd(OH) 2 影响了 PEI-SBC/Mt 对 Cd(Ⅱ)的吸附。因此，
Cd(Ⅱ)溶液的最佳初始 pH 为 6。
2.2.2 Cd(Ⅱ)初始质量浓度的影响
在 25 ℃、pH=6、吸附时间 120 min 条件下，
将 0.1 g PEI-SBC/Mt 浸入 Cd(Ⅱ)溶液（100 mL），
于恒温水浴振荡器中振荡，考察 Cd(Ⅱ)初始质量浓
度（50~1000 mg/L）下 PEI-SBC/Mt 的吸附效果，结
果如图 7b 所示。由图 7b 可知，平衡吸附量随 Cd(Ⅱ)
初始质量浓度的增加而增大。当 Cd(Ⅱ)初始质量浓度
达到 450 mg/L 时，平衡吸附量趋于稳定，这可能是球
形吸附剂所能达到的最大平衡吸附量，为 235 mg/g。
2.2.3 吸附时间的影响
在 25 ℃、pH=6 条件下，将 0.1 g PEI-SBC/Mt
放入 100 mL 含 Cd(Ⅱ)溶液的锥形瓶中，于恒温水
浴振荡器中振荡，考察 PEI-SBC/Mt 在不同 Cd(Ⅱ)

初始质量浓度（150、300、450 mg/L）下平衡吸附
图 7 溶液初始 pH（a）、Cd(Ⅱ)初始质量浓度（b）、吸
量随时间的变化，结果如图 7c 所示。由图 7c 可知， 附时间（c）及反应温度（d）对 PEI-SBC/Mt 吸附
PEI-SBC/Mt 在 0~5 min 内，吸附速率较快。这是由 Cd（Ⅱ）的影响
于，在吸附初始阶段吸附剂表面有大量能够和吸附 Fig. 7 Effects of solution initial pH (a), initial mass
质结合的活性基团。此外，吸附初始阶段 Cd(Ⅱ)质 concentration of Cd(Ⅱ) (b), adsorption time (c)
and reaction temperature (d) on the adsorption of
量浓度较高，Cd(Ⅱ)在吸附剂表面的驱动力大。当 Cd(II) by PEI-SBC/Mt