【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 （MtZVI）的FESEM（）及TEM（）圖像顯示，蒙脫石顆粒表面負(fù)載有大量呈球狀形貌的納米級(jí)顆粒。這些顆粒在蒙脫石表面分散良好，粒徑較均勻。利用所得TEM圖像對(duì)樣品中300個(gè)以上顆粒進(jìn)行粒徑統(tǒng)計(jì)，所得平均粒徑為55nm，標(biāo)準(zhǔn)差為11nm（）；相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)差(標(biāo)準(zhǔn)差/平均粒徑)，說(shuō)明粒徑分布呈高度的單分散性，即顆粒尺寸均勻，與FESEM及TEM的表觀特征一致。其可能機(jī)理是，蒙脫石在水溶液中分散良好，為鐵顆粒提供了非均勻成核環(huán)境，并且有效抑制了零價(jià)鐵初級(jí)顆粒間的接觸和繼續(xù)生長(zhǎng)，從而使形成的大部分鐵納米顆粒細(xì)小而均勻。此外，有少數(shù)鐵納米顆粒仍存在輕微的團(tuán)聚現(xiàn)象，主要表現(xiàn)為靜磁吸引所導(dǎo)致的短鏈狀形態(tài)（），這是由蒙脫石礦物表面化學(xué)活性的不均勻性所導(dǎo)致的。鐵納米顆粒的選區(qū)電子衍射花樣（SAED)表現(xiàn)為寬化的衍射環(huán)（），說(shuō)明其物相組成為取向隨機(jī)細(xì)小晶粒所構(gòu)成的多晶。進(jìn)一步的花樣解析表明，顆粒的主要成分為αFe；能譜分析（EDX)結(jié)果顯示，鐵納米顆粒中同時(shí)存在鐵和氧元素（）。由此可以判斷，蒙脫石上負(fù)載的鐵納米顆粒具有核－殼結(jié)構(gòu)，內(nèi)核為αFe，外殼為鐵氧化物。EDX譜圖中的鐵峰來(lái)自于αFe核及鐵氧化物外殼，氧峰僅來(lái)自于鐵氧化物外殼。 復(fù)合材料處理模擬廢水中Zn2+ 復(fù)合材料吸附Zn2+動(dòng)力學(xué)研究不同工業(yè)廢水中鋅的質(zhì)量濃度范圍為1~4800mg/L，但平均濃度為10~200mg/L[41]，固定廢水中Zn2+濃度為100mg/L。在pH為中性條件下，配Zn2+質(zhì)量濃度為100mg/L的ZnCl2溶液100mL分別加到7個(gè)200mL高密度聚乙烯（HDPE）瓶中，放入恒溫振蕩器，設(shè)定溫度為25oC，轉(zhuǎn)速為160r/min，震蕩60min，空白瓶不加吸附劑，其他操作均相同。設(shè)定反應(yīng)時(shí)間分別為60、90min，離心分離取上清液待測(cè)。進(jìn)行不同時(shí)間吸附試驗(yàn)。，吸附時(shí)間為60min時(shí)，吸附達(dá)到平衡，吸附量達(dá)到最大()。為了確定靜態(tài)吸附的動(dòng)力學(xué)模式，通常采用準(zhǔn)一級(jí)和準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合。準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程(3)和準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程(4)的表達(dá)分別為： (3) (4)式中，Qe為平衡吸附量(mg/g)，Qt為t時(shí)刻的吸附量(mg/g)，k1(1/min)為準(zhǔn)一級(jí)反應(yīng)速率常數(shù)，k2(gmg1min1)為準(zhǔn)二級(jí)反應(yīng)速率常數(shù)。采用以上兩個(gè)動(dòng)力學(xué)方程對(duì)實(shí)驗(yàn)中不同初始濃度下的吸附實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，分別得到準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)擬合曲線和準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)擬合曲線（），通過不同擬合方程得到的吸附動(dòng)力學(xué)相關(guān)參數(shù)如表2。，準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程ln(QeQt)=，相關(guān)系數(shù)R2=；準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程t/Qt=+，相關(guān)系數(shù)R2=；由準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程得到的零價(jià)鐵復(fù)合材料對(duì)Zn的平衡吸附量與實(shí)測(cè)值較接近，而由一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程得出的平衡吸附量與實(shí)測(cè)值相差較大．由此可見，準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程可以很好地描述零價(jià)鐵復(fù)合材料吸附Zn2+的過程。表1 不同時(shí)間復(fù)合材料對(duì)Zn2+的吸附量比較時(shí)間/min2510306090空白吸附后濃度/mg/L吸附量/mg/g表2 復(fù)合材料吸附Zn2+的動(dòng)力學(xué)擬合參數(shù)反應(yīng)速率常數(shù)k相關(guān)系數(shù)R2擬合方程準(zhǔn)一級(jí)模型ln(QeQt)=準(zhǔn)二級(jí)模型t/Qt=+ 不同時(shí)間復(fù)合材料對(duì)Zn2+的吸附量（a）準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)擬合直線，R2=（b）準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)擬合直線，R2= 復(fù)合材料吸附Zn2+的動(dòng)力學(xué)擬合結(jié)果 Zn2+初始濃度對(duì)吸附的影響室溫及中性pH條件下，在200mL高密度聚乙烯（HDPE）瓶中配Zn2+質(zhì)量濃度為60、80、100mg/L的ZnCl2溶液100mL，之后將HDPE瓶放入恒溫振蕩器，設(shè)置轉(zhuǎn)速為160r/min，震蕩60min，進(jìn)行靜態(tài)吸附試驗(yàn)。+濃度的提高，Zn2+去除率升高，然后逐漸趨于平穩(wěn)。這是因?yàn)閺?fù)合材料對(duì)Zn2+的吸附具有一定的容量，隨著Zn2+濃度的提高，吸附逐漸趨于飽和，Zn2+去除率也隨之逐漸不再發(fā)生變化。由此看來(lái)，溶液中Zn2+的初始濃度是影響吸附的重要因素。這種影響一方面來(lái)源于溶液中重金屬離子的數(shù)量，另一方面來(lái)源于復(fù)合材料表面的吸附位點(diǎn)。當(dāng)初始Zn2+濃度較低的時(shí)候，Zn2+數(shù)量少于復(fù)合材料表面的吸附位點(diǎn)，單位吸附量??；隨著Zn2+濃度的上升，同體積溶液中的Zn2+含量增加，與吸附劑表面吸附位點(diǎn)的碰撞幾率隨之上升，從而增加了Zn2+吸附量。但是這種增加不是無(wú)止境的，隨著Zn2+初始濃度繼續(xù)增加，吸附量的增加幅度將趨于平穩(wěn)。表3 Zn2+初始濃度對(duì)吸附的影響Zn初始濃度/mg/L吸附后Zn濃度/mg/L吸附率/%吸附量/mg/g1020406080100 復(fù)合材料對(duì)Zn2+吸附率隨初始濃度變化曲線圖將實(shí)驗(yàn)所得復(fù)合材料吸附Zn2+的等溫吸附實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Langmuir和Freundlich吸附等溫式進(jìn)行擬合，Langmuir吸附等溫式和Freundlich吸附等溫式的表達(dá)式分別為（5）和（6），如下， (5) (6)式中，Ce是吸附平衡時(shí)Zn2+濃度(mg/L)；Qe是平衡吸附量(mg/g)；Qmax是飽和吸附量（mg/g）；b是與吸附能力相關(guān)的常數(shù)（l/mg）；KF是表征吸附能力的常數(shù)（mg/g）；n是吸附劑吸附強(qiáng)度指標(biāo)，當(dāng)0n1時(shí)利于吸附。，同時(shí)，通過數(shù)據(jù)的線性回歸，由直線的斜率和截距可以得到Langmuir吸附等溫式和Freundlich吸附等溫式的擬合參數(shù)和擬合優(yōu)度（見表4）。，用Freundlich等溫式擬合的效果要好于Langmuir等溫式，表明復(fù)合材料吸附Zn2+較好的符合Freundlich等溫式。這說(shuō)明在實(shí)驗(yàn)條件下，復(fù)合材料對(duì)Zn2+的吸附較為復(fù)雜，主要是蒙脫石的陽(yáng)離子交換作用，并可能存在由零價(jià)鐵衍生的羥基化的氧化鐵表面對(duì)溶液中Zn2+的吸附作用。（a）Langmuir等溫方程擬合直線，R2=（b）Freundlich等溫方程擬合直線，R2= 復(fù)合材料吸附Zn2+的熱力學(xué)擬合結(jié)果表4 吸附等溫式擬合參數(shù)溫度/oCLangmuir等溫式 Freundlich等溫式25Qmax/()b/()R2KF/()1/nR2 蒙脫石與復(fù)合材料吸附性能比較在溫度為25oC，pH為中性的條件下，取兩組Zn2+濃度為100mg/L的含Zn2+模擬溶液各100mL，恒溫振蕩反應(yīng)60min，定時(shí)測(cè)量溶液中Zn2+濃度。，蒙脫石和復(fù)合材料對(duì)Zn2+的吸附量隨濃度的變化情況。，蒙脫石對(duì)Zn2+的吸附量很小，復(fù)合材料對(duì)Zn2+的吸附能力增大了4倍以上。結(jié)果表明，蒙脫石對(duì)Zn2+的吸附能力有限，吸附率只能達(dá)到50%，而復(fù)合材料可以很好的提高其對(duì)Zn2+的去除率，說(shuō)明復(fù)合材料吸附Zn2+的過程中，零價(jià)鐵對(duì)Zn2+的化學(xué)吸附起重要作用，和吸附動(dòng)力學(xué)過程符合準(zhǔn)二級(jí)模型相一致。 蒙脫石和零價(jià)鐵納米復(fù)合材料對(duì)Zn2+的吸附率曲線表5 相同條件下蒙脫石、復(fù)合材料對(duì)Zn2+吸附量的比較 時(shí)間/min2510306090蒙脫石吸附量/復(fù)合材料吸附量/ 反應(yīng)溫度對(duì)吸附的影響pH為中性條件下，配Zn2+質(zhì)量濃度為100mg/L的ZnCl2 （HDPE）瓶中，放入恒溫振蕩器，設(shè)置溫度分別為50、60、70、80oC，轉(zhuǎn)速為160r/min，震蕩30min，進(jìn)行不同溫度吸附試驗(yàn)。可以看出，隨著溫度的升高，復(fù)合材料對(duì)Zn2+吸附量逐漸減少，這是因?yàn)闇囟壬摺⒚摳阶饔迷鰪?qiáng)，使得部分Zn2+脫附，進(jìn)而使得溶液中Zn2+含量增加、Zn2+吸附量降低。表6 不同溫度下復(fù)合材料對(duì)Zn2+的吸附量溫度/oC304050607080吸附量/mg/g 不同溫度下復(fù)合材料對(duì)Zn2+吸附量的影響4 結(jié)論（1）通過NaBH4化學(xué)液相還原Fe3