這篇由廣西大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院的研究學(xué)者完成，討論磁性檸檬酸膨潤土對(duì)六價(jià)鉻吸附性能研究的論文，發(fā)表在重要期刊《高校化學(xué)工程學(xué)報(bào)》上。

摘要

為改善膨潤土對(duì)Cr(VI)的吸附性能，并提高其固液分離回收能力，研究構(gòu)筑了一種殼聚糖修飾的復(fù)合磁性吸附材料——磁性檸檬酸膨潤土(Magnetic Citric Acid Bentonite，MCAB)，并利用 SEM、XRD、VSM、FT-IR 對(duì)改性前后的材料進(jìn)行表征對(duì)比，結(jié)果表明殼聚糖中的?NH2、?OH 等功能基團(tuán)及磁性 Fe3O4 微粒均負(fù)載到檸檬酸膨潤土(Citric Acid Bentonite，CAB)上。 MCAB 對(duì)Cr(VI)的吸附性能研究結(jié)果顯示：相對(duì)于CAB，復(fù)合后的 MCAB 吸附性能明顯提高，并具有良好的磁分離能力；pH值對(duì)Cr(VI)的吸附影響較大，最佳 pH 值在 2.0~3.0；當(dāng)吸附劑投加量為 1.6 g·L?1、 pH 值為 3.0、Cr(VI)的初始濃度為 10 mg·L?1 時(shí)，MCAB 對(duì) Cr(VI)的去除率高達(dá) 99%；吸附等溫方程和動(dòng)力學(xué)方程的擬合結(jié)果分別符合 Langmuir 吸附等溫模型和準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型。由于 MCAB 上修飾的?NH2 在酸性條件下易質(zhì)子化，會(huì)增強(qiáng)對(duì) Cr(VI)的靜電吸引作用，因此 MCAB 對(duì) Cr(VI)的吸附去除率得到了明顯提高；同時(shí)，加磁賦予了 CAB 快速的固液分離能力。研究表明 MCAB 對(duì)模擬廢水中的 Cr(VI)去除效果良好，有望應(yīng)用于實(shí)際廢水中 Cr(VI) 的去除。

論

以檸檬酸膨潤土為載體、殼聚糖分子為修飾劑，采用微波共沉淀法制備出功能基團(tuán)修飾的磁性檸檬酸膨潤土(MCAB)，并研究其對(duì)Cr(VI)的吸附性能。(1) SEM、XRD、VSM、FT-IR 等表征結(jié)果表明磁性 Fe3O4 微粒及殼聚糖均已負(fù)載到檸檬酸膨潤土上，具有了在外加磁場條件下能快速固液分離的能力。(2) 相比于 CAB，復(fù)合改性后的 MCAB 對(duì) Cr(VI)的吸附能力有明顯提高。隨著吸附劑用量的增加去 除率明顯上升并趨于平緩；pH 值對(duì) Cr(VI)的去除影響較大，在低 pH 條件下有助于 MCAB 吸附 Cr(VI)，去除率可達(dá) 99%；吸附等溫方程符合 Langmuir 吸附模型，單分子層最大吸附量為 16.67 mg×g?1；MCAB 對(duì) Cr(VI)的吸附動(dòng)力學(xué)符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型，吸附過程以化學(xué)吸附為主。(3) MCAB 對(duì) Cr(VI)吸附性能增強(qiáng)的原因可歸納為由質(zhì)子化后的?NH3+與 HCrO4?間的靜電吸引作用、HCrO4?自身的氧化還原反應(yīng)以及配體交換反應(yīng)，這三者之間的協(xié)同作用。本研究 MCAB 的制備工藝簡單，所使用的原料經(jīng)濟(jì)環(huán)保，且吸附效果相較于同類型其它吸附劑有明顯優(yōu)勢。結(jié)果表明 MCAB 在含 Cr(VI)廢水處理方面有一定的應(yīng)用潛力。

儀器

取2.0 g 的 CAB 于100 mL 去離子水中，超聲分散 5 min，再緩慢加入 1.47 g 的 FeCl3·6H2O 和 0.685 g 的 FeCl2·4H2O，繼續(xù)超聲10 min。將超聲后的混合懸浮液倒入三口燒瓶中，微波加熱到 60℃后，迅速加入10 mL25%(wt)的氨水，恒溫?cái)嚢?30 min， 再加入20 mL 殼聚糖溶液(0.1 g 溶于 20 mL 1%(wt)的冰醋酸)，并逐滴加入2 mL 5%(wt)的戊二醛，繼續(xù)攪拌30 min。反應(yīng)結(jié)束后，在外加磁場的作用下固液分離出磁性復(fù)合物，并用無水乙醇、去離子水洗滌若干次，60℃下真空干燥 12 h，研磨并過 200 目篩，制得MCAB 樣品。