混酸預(yù)處理多壁碳納米管吸附cr^3＋性能的影響(編輯修改稿)
2024-12-08 23:18 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 . 對(duì) 2種 MWCNTs吸附 Cr...采用 Langmuir和 Fre— undlich等溫吸附方程進(jìn)行擬合 . Langmuir方程 :Ce/q一 C/q+1/bq Freundlich方程 :吼一 KFf 其中 :吼為吸附平衡時(shí) cr在 MWCNTs上的吸附 量 (mg/g)。C 為平衡濃度 (mg/L)。K 為平衡吸附 系數(shù) 。g卅 ,b,為常數(shù) .在實(shí)驗(yàn)濃度范圍內(nèi) ,2種 MwCNTsLangmuir和 Freundlich等溫吸附方程參 數(shù)見表 1. O5lOj52O25 /(rag?L一 ) 圖 425℃時(shí)的吸附等溫線 Figure4Adsorptionisothermat25oC 結(jié)果表明 Freundlich等溫吸附方程能較好擬 合 2種 MWCNTs對(duì) cr什的 吸附過程 ,表明 MWC— NTs對(duì) Cr3的吸附多為非均勻吸附材料上的多分 子層吸附 .Freundlich常數(shù) K 可表示吸附能力的 相對(duì)大小 ,K 越大 ,吸附能力越強(qiáng) 1中 Kr 值可看出 ,在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi) ,2種 MWCNTs對(duì) Cr抖的 吸附能力為 :混酸處理 MWCNTs的 K,大于未處 理的 K,這與圖 4中所顯示吸附量大小順序相一 致 . 在 pH5,20mg/LCr抖溶液中 ,分別共存有 10 mmol/1的陽離子硝酸鹽 (Cu,Cd抖 ,Pb抖 ,Ca, Mg抖 ,Na,K),觀察它們對(duì) Cr3吸附量的影 響 , 結(jié)果見表 2數(shù)據(jù)可以看出 ,在高濃度條件 下 ,共存陽離子對(duì) 2種 MWCNTs吸附 影響 ,這可能是由于高濃度共存陽離子導(dǎo)致溶液離 子強(qiáng)度增大以及離子間競(jìng)爭吸附的緣故 .另外 ,從 表 2中還可看出 ,共存陽離子 (Ca,Mg,Na, K)對(duì) 2種 MWCNTs吸附能力影響較小 ,而陽離 子 (Cu,Pb抖 ,Cd)卻使 Cr抖的去除率顯著降低 與 LiangPei文獻(xiàn)報(bào)道基本相符 r】 .其原因可能 是 :① MWCNTs對(duì)價(jià)電子構(gòu)型飽和離子作用力很 小 。② MWCNTs對(duì)金屬離子的吸附可能主要依靠 表面有機(jī)官能團(tuán)與金屬 離子的配位反應(yīng)來完成 ,因 此共存重金屬陽離子 (Cu抖 ,Pb,Cd)易與 Cr抖 競(jìng)爭 MWCNTs表面有限活性基團(tuán)導(dǎo)致 Cr抖吸附 量下降 ,而 Ca抖 ,Mg抖 ,Na,K 為非過渡金屬元 素陽離子 ,難與 C 一 0,CO 一 0,一 OH等有機(jī)官能 團(tuán)生成配位化合物 ,所以影響效果不明顯 .需要指 出的是 ,吸附率降低程度應(yīng)與吸附劑表面活性基團(tuán) 種類 ,數(shù)量以及共存金屬離子濃度 ,配位能力 ,電荷 數(shù) ,水合離子半徑等綜合因素有關(guān) ]. 表 1Langmuir和 Freundlich等溫吸附方程參數(shù)表 Table1LangmuirandFreundlichisothermconstantsfortheadsorptionofC,onthetwoadsorbentsatpH5 表 2在離子競(jìng)爭吸附條件下 2種吸附劑對(duì) CP的吸附量 Table2TheadsorptionquantityofCPbythetwoadsorbentsintheconditionof sevenkindsofionspetitiveadsorptionatpH5 吸附劑 Absorbent 對(duì)照 Coexistcationions Comparisonadsorption amountofCr3/(mg?g)Cu+Pb+.+Mg+Na+K 原始碳納米管 Initialcarbonnanotubes 混酸處理碳納米管 Mixedacid pretreatedcarbonnanotubes 加 m50 一謄 g一 \ 第 2期謝林 (等 ):混酸預(yù)處理多壁碳納米管吸附 cr什性能的影響 231 由前述 pH影響可知 ,當(dāng)溶液 pH較低時(shí) ,H 與 Cr抖競(jìng)爭 MWCNTs表面有機(jī)官能團(tuán) ,導(dǎo)致吸附 量減少 [1,所以從理論上講 ,降低溶液 pH可解吸 MwcNTs上吸附的 Cr.另外 ,加人強(qiáng)配位體 ,爭 奪吸附在 MWCNTs上的 Cr,也可達(dá)到解吸目 的 .由圖 5可見 ,EDTA對(duì) (丁解吸率 8O%)較高 ,說明 低濃度 HC1和 EDTA即可達(dá)到對(duì) 用 .同時(shí) ,從圖 5還可看出 ,在相同解吸條件下 ,混 酸處理 MwcNTs的解吸率低于原始 MwCNTs, 這應(yīng)該是混酸處理不僅在 MWCNTs表面生成大量 有機(jī)官能團(tuán) (C— O,CO— O,一 OH),而且使 MWC— NTs的比表面積和孔容增大 ,從而使 MWCNTs上的吸附更加牢固和全面 .而原始 MWCNTs吸附重金屬陽離子則主要依靠其表面羥 基 (一 OH)的配位作用力以及大表面積 ,高表面能 所產(chǎn)生的靜電引力 ,因此 ,其對(duì) 對(duì)單一 ,解吸率較高口 . {j}L 圖 5不洗脫劑的洗脫率 Figure5Theefficiencyofelutionontwo adsorbentswithdifferenteluent Cr3前后 2種 MWCNTs的 Zeta電位分 析 Zeta電位可反映出吸附劑表面帶電情況 ,有助 于分析重金屬離子在其表面的吸附行為 [】 2種 MWCNTs擁有相同最佳 pH5,因此分別檢測(cè) pH5時(shí) 2種 MWCNTs吸附 Zeta 電位 .從圖 6中 MwCNTs吸附 Cr3前的 Zeta電 位可以看出 ,2種 MwCNTs均呈明顯負(fù)電性且預(yù) 處理作用使 MWCNTs的 Zeta電位發(fā)生改變 ,分別 為 :一 , MWCNTs表面產(chǎn)生更多負(fù)電荷有機(jī)官能團(tuán) (C— O,CO— O,一 OH),導(dǎo)致 MWCNTs表面攜載的負(fù) 電荷增多 .圖 6中 MWCNTs吸附 Cr計(jì)后的 Zeta 電位 ,分別為 :一 ,一 ,顯示 2種 MwC— NTs吸附重金屬離子后 ,攜載的負(fù)電荷有所降低 , 這應(yīng)該是帶正電荷的 Cr抖將 MwCNTs表面有機(jī) 官能團(tuán)所帶負(fù)電荷部分中和的結(jié)果 [7].另外 ,根據(jù) 預(yù)處理及吸附前后 MwcNTs表面 Zeta電位的變 化情況 ,可知氧化處理作用使 MWCNTs表面負(fù)電 荷有機(jī)官能團(tuán)的種類 ,數(shù)量增加 ,所攜載的負(fù)電荷增 多 .在 ,靜電吸引將有助于提高 MWCNTs對(duì)帶相反電荷離子的吸附能力 r7. 趟
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