Page 200 - 《精细化工》2023年第12期

·2742· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 40 卷

在形式，所以溶液 pH 是吸附过程中的重要影响因 式如图 1b~d 所示。由图 1b~d 可知，碱性环境下 3
2+
素。按照 1.3 节实验方法，在初始质量浓度 100 mg/L、 种重金属离子均以二价离子形式存在，Pb 与 Cu 2+
2+
吸附剂投加量 1.00 g/L、吸附时间 120 min 条件下探 在 pH=5 下出现拐点，而 Zn 则在 pH=7 处出现拐点，
2+
究了溶液初始 pH 对 M 吸附性能的影响，结果如图 并出现了絮状沉淀。所以，吸附性能随溶液初始 pH
2+
2+
2+
1a 所示。由图 1a 可知，Pb 、Cu 、Zn 3 种离子 的变化与吸附质存在形式无关，归因于酸性环境下
+
吸附规律一致，均表现为吸附率随着溶液 pH 的增 存在较多 H ，吸附剂表面被质子化，质子迁移速率
2+
2+
加而显著增强，随着 pH 从 2 增加到 6，Pb 吸附率 较快，与 M 竞争有限吸附位点，同时质子的吸附
2+
从 67.2%增加至 100%，Cu 吸附率从 44.3%增加至 导致吸附剂表面与金属阳离子静电斥力增大，导致
2+
99.8%，Zn 吸附率从 6.7%增加至 93.9%，K d 相应 吸附性能较差；随着 pH 的增加，质子吸附竞争减
Pb
增加。3 种重金属离子的最大 K d 分别为 K =1.25 少，吸附效率增大。此外，3 种金属离子的吸附效
d
8
8
Cu
6
Zn
10 mL/g、K =4.9810 mL/g、K =9.6810 mL/g， 果还与金属离子的水合离子半径有关，离子水合半
d
d
4
2+
2+
2+
当 K d >1.0010 mL/g 时，即可认为其可作为吸附剂 径越小吸附效果越佳，Pb 、Cu 、Zn 3 种离子水
2+
使用 [27] 。由吸附率可知，F 3 O 4 @GM 对 Pb 的吸附 合半径分别为 0.401、0.419、0.430 nm [28] 。为避免
2+
2+
2+
2+
2+
2+
效果最佳，Cu 次之，Zn 最差。3 种金属离子在水 M 沉淀，选择 Pb 、Cu 初始 pH 为 5，Zn 初始
2+
溶液中以多种形式存在，M 在不同 pH 下的存在形 pH 为 6 进行后续实验。

2+
2+
2+
图 1 初始 pH 对 F 3 O 4 @GM 吸附性能的影响（a）；不同 pH 下 Pb （b）、Cu （c）及 Zn （d）存在形态分布
2+
2+
Fig. 1 Effect of initial pH on adsorption properties of F 3 O 4 @GM (a); Morphological distribution of Pb (b), Cu (c) and
2+
Zn (d) at different pH

2.2 吸附剂投加量对吸附性能的影响
量取 50 mL 初始质量浓度为 100 mg/L 的 M 2+
2+
2+

2+
溶液，Pb 、Cu 溶液 pH=5，Zn 溶液 pH=6，吸附
时间 420 min 条件下考察不同吸附剂投加量对吸附
效果的影响，结果见图 2。由图 2 可知，随着吸附
剂投加量的增加，吸附容量明显降低，吸附剂投加
量从 0.10 g/L 增加至 1.00 g/L 时，F 3 O 4 @GM 对 Pb 2+
平衡吸附容量从 465.25 mg/g 降低至 99.98 mg/g，

2+
2+
Cu 平衡吸附容量从 428.5 mg/g 降低至 70.05 mg/g， 图 2 F 3 O 4 @GM 投加量对 M 吸附性能的影响
2+
2+
Zn 平衡吸附容量从 118 mg/g 降低至 68.98 mg/g。 Fig. 2 Effect of F 3 O 4 @GM dosage on M adsorption
property