Page 204 - 《精细化工》2023年第12期

·2746· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 40 卷

报道了地质聚合物在 2θ=20°~35°之间类似的 XRD
2+
宽衍射峰。无定形产物的多孔结构为吸附 M 提供
2+
了大量的活性位点，从而实现了 M 的有效去除。
按照 1.5 节收集吸附后的 F 3 O 4 @GM，对比吸附前后
F 3 O 4 @GM 的 XRD 谱图，物相组成无明显变化，表
明吸附前后无新物相生成。Fe 3 O 4 作为材料主要矿物
组成，具有一定的磁性，为评价 F 3 O 4 @GM 的磁响
应性能，对其吸附前后磁性进行 VSM 测试，结果如
图 8b 所示。由图 8b 可知，在不同磁场条件下

图 7 F 3 O 4 @GM 循环使用性能 F 3 O 4 @GM 始终具有较强的磁响应。吸附前后磁滞
Fig. 7 Recycling performance of F 3 O 4 @GM 回线较窄表明，F 3 O 4 @GM 为软磁材料，高磁导率
可在较低的外磁场条件下实现较大的磁化强度，易
2.6 吸附机理探讨
于磁化和退磁。材料吸附前后饱和磁化值均在 3
2.6.1 XRD 分析
2
A·m /kg 左右，说明材料磁性较稳定，吸附不会影
为表征铜渣和 F 3 O 4 @GM 吸附重金属前后的晶
响材料磁性，有利于材料的分离回收。
体结构和物相组成，对其进行了 XRD 测试，结果如
2.6.2 FTIR 分析
图 8a 所示。
为了进一步探明铜渣和 F 3 O 4 @GM 吸附前后的
化学组成，分析吸附机理，对其进行了 FTIR 测试，
–1
结果如图 9 所示。图 9 中，铜渣在 560 cm 处的吸
收峰对应于 Fe—O—Si 的不对称拉伸振动，471 cm –1
–1
为 Si—O 的对称拉伸振动峰，874 cm 归属于 Fe—
Si—O 的伸缩振动吸收峰。碱活化处理后，560 cm –1
处吸收峰消失，归因于铜渣中铁橄榄石的溶解；874
–1
–1
cm 处吸收峰偏移为 1004 cm 处 Si—O—T（T=Si、
Al、Fe）的不对称拉伸振动，说明铜渣中含有的 Al
元素参与聚合物的形成，生成无定形硅氧、铝氧四
面体凝胶，表明类沸石地聚物成功合成；在 3440 和
–1
1637 cm 处出现新的 O—H 拉伸振动和弯曲振动吸
收峰，说明地聚物含有大量羟基 [43-45] 。

图 8 CS 和 F 3 O 4 @GM 吸附前后 XRD 谱图（a）和 VSM
曲线（b）
Fig. 8 XRD patterns (a) and VSM curves (b) of CS and
F 3 O 4 @GM before and after adsorption

由图 8a 可知，铜渣与 F 3 O 4 @GM 均由晶相物质 图 9 CS 和 F 3 O 4 @GM 吸附前后的 FTIR 谱图
Fig. 9 FTIR spectra of CS and F 3 O 4 @GM before and after
和非晶相物质组成，主要特征峰相似，晶相物质显 adsorption
示为铁橄榄石（Fe 2 SiO 4 ）和磁铁矿（Fe 3 O 4 ）。与原
2+
2+
2+
料铜渣相比，F 3 O 4 @GM 中铁橄榄石特征峰强度明 F 3 O 4 @GM 吸附 Pb 、Cu 、Zn 后和吸附前对
–1
显降低，并在 2θ=20°~30°左右出现较宽泛弥散峰包， 比表明，材料吸附重金属后 1004 cm 处 Si—O—T
–1
说明碱性环境下铁橄榄石溶解参与聚合反应，生成 吸收峰和 3440 cm 处 O—H 吸收峰强度明显降低并
无定形产物，证明地质聚合物的生成。文献[40-42] 发生蓝移，归因于吸附过程中溶液中的重金属离子