Page 203 - 《精细化工》2023年第12期

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第 12 期 陆 艳，等: 铜渣铁基类沸石地质聚合物吸附 Pb 、Cu 、Zn 性能及机理 ·2745·
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Zn 更小，导致其更容易进入材料孔隙结构中，因
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此，F 3 O 4 @GM 对 Pb 的亲和性更强，吸附能力更
强。对废水的处理还需考虑共存离子、有机染料等
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对吸附性能的影响，考察了 K 、Mg 共存离子以及
有机染料亚甲基蓝对 F 3 O 4 @GM 吸附 3 种重金属离
子性能的影响，结果如图 6b 所示。由图 6b 可知，
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K 、Mg 对 F 3 O 4 @GM 吸附性能影响较小，而亚甲
基蓝会明显降低 F 3 O 4 @GM 对重金属离子的吸附性
能，但 F 3 O 4 @GM 对 3 种重金属的平衡吸附容量仍
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图 5 F 3 O 4 @GM 吸附重金属离子热力学参数拟合 可达 Pb 341.63 mg/g、Cu 228.90 mg/g、Zn 39.48
Fig. 5 Fitting curves of thermodynamic parameters of mg/g，说明有机染料会与重金属离子竞争吸附位点，
adsorption of heavy metal ions onto F 3 O 4 @GM 但 F 3 O 4 @GM 对 3 种重金属，特别是 Pb 仍具有良
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表 5 F 3 O 4 @GM 吸附重金属离子热力学参数 好的选择吸附性能。
Table 5 Thermodynamic parameters of adsorption of
heavy metal ions onto F 3 O 4 @GM
ΔG/(kJ/mol) ΔH/(kJ/ ΔS/[kJ/(
吸附质 R 2
298 K 308 K 318 K mol) mol·K)]
Pb 2+ –5.61 –6.81 –8.01 30.13 119.95 0.97
Cu 2+ –1.27 –2.24 –3.22 27.76 97.42 0.99
Zn 2+ –0.14 –0.93 –1.72 23.40 78.99 0.98

表 6 已报道多孔材料吸附性能
Table 6 Adsorption properties of reported porous materials
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Pb / Cu / Zn /
吸附剂 参考文献
(mg/g) (mg/g) (mg/g)
斜发沸石 6.00 3.80 2.70 [31]
斜发沸石 1.60 1.64 0.05 [32]
粉煤灰沸石 — — 65.75 [33]
脱乙酰壳多糖 16.36 16.80 — [34]
交联壳聚糖 — 86.00 — [35]
黏土 — — 63.20 [36]
活性炭 — 38.00 9.90 [37]
偏高岭土地聚物 341.88 61.00 49.7 [38]
改性粉煤灰 141.38 — — [39]
F 3O 4@GM 555 489 125 本文 图 6 3 种重金属离子竞争吸附（a）；共存物质对重金属
注：“—”代表文献未给出此项数据。 离子吸附性能影响（b）
Fig. 6 Competitive adsorption of three heavy metal ions
由表 6 可明显看出，本研究制备的铜渣铁基类 (a); Effect of coexisting substances on adsorption
properties of heavy metal ions (b)
沸石地质聚合物对重金属离子表现出更加优异的吸
附性能。 图 7 为 F 3 O 4 @GM 重复使用测试结果。利用盐
2.5 竞争吸附和再生性能 酸作为洗脱液，将吸附重金属离子后的 F 3 O 4 @GM
为探究 3 种离子在 F 3 O 4 @GM 中的竞争吸附， 进行解吸再生处理。结果表明，F 3 O 4 @GM 对 3 种
将 F 3 O 4 @GM 按照 1.4 节在单一体系和三元体系中 重金属离子的吸附率随着循环次数的增加有所下
对 3 种重金属离子的吸附性能进行了比较，结果如 降，但下降幅度较小，循环 3 次后，F 3 O 4 @GM 对 3
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图 6a 所示。结果表明，3 种重金属离子在三元体系 种重金属的吸附率分别为 Pb 83.6%、Cu 80.5%、
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中的吸附性能均小于单一体系，说明 3 种重金属离 Zn 74.9%，表明 F 3 O 4 @GM 具有良好的再生性能，
子会互相竞争吸附位点。对比 3 种离子吸附性能变 可作为重金属离子的优异吸附材料。吸附性能的降
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化，Pb 吸附性能下降最少，归因于 Pb 的离子半 低归因于吸附剂解吸过程中不能完全解吸，部分的
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径与 Ca 、Na 等碱金属离子的离子半径相似，离子 重金属离子占据了吸附位点，导致随着吸附循环次数
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交换能力更强；此外，Pb 水合半径相较于 Cu 和 的增加，吸附率下降。