硅膠鍵合醛基型吸附材料的制備及對(duì)重金屬離子吸附性能的研究.pdf

1、本文以無(wú)機(jī)材料硅膠為基體，利用有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑KH550、乙二醛和戊二醛為原料進(jìn)行希夫堿反應(yīng)，分別合成含有碳氮雙鍵的吸附劑SG-1、SG-2。采用紅外光譜分析FT-IR、熱重分析法TG、場(chǎng)發(fā)射掃描電子顯微鏡SEM和全自動(dòng)氮吸附比表面儀對(duì)材料進(jìn)行表征分析。研究了兩種吸附劑SG-1和SG-2對(duì)Cr(Ⅵ)、Pb(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)四種金屬離子的吸附性能，并探討了溶液pH值、反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度以及濃度的影響，利用吸附等溫模型和吸附動(dòng)力學(xué)

2、方程對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，以此進(jìn)行吸附機(jī)理的探討。結(jié)論如下:
　　[1]有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑改性硅膠的最優(yōu)條件為m(KH550)∶m(SiO2)為10％、油浴溫度110℃、反應(yīng)6h。由紅外光譜曲線和熱重曲線結(jié)果可得，硅膠已成功鍵合醛基，其在吸附劑SG-1和SG-2中接枝率分別為17.35％和19.21％，證明SG-1、SG-2中含有不同比例的碳氮雙鍵。SEM分析結(jié)果顯示，樣品表面粗糙度、孔隙率都明顯增加，同時(shí)，樣品沒(méi)有觀察到結(jié)塊現(xiàn)象;比表

3、面積分析結(jié)果表明，SG-1、SG-2比表面積分別為244.37、141.48 m2/g，孔容分別為0.49、0.26 cm3/g，平均孔徑分別為6.57、5.82 nm，可推斷SG-1、SG-2可能具有較好的吸附性能。
　　[2]在靜態(tài)吸附試驗(yàn)中，SG-1、SG-2對(duì)四種金屬離子吸附率均高于80％，對(duì)Cu(Ⅱ)最大吸附量分別為9.401、9.738 mg/g，吸附率分別為93.82％、97.09％。單因素實(shí)驗(yàn)表明，在pH為4.8緩

4、沖體系中，SG-1、SG-2對(duì)金屬離子的吸附在6小時(shí)后可達(dá)到平衡。同時(shí)，溫度升高有助于吸附的進(jìn)行。再生實(shí)驗(yàn)表明，0.1000g吸附劑添加6 mL解吸液具有最優(yōu)再生性能，對(duì)金屬離子解吸率高于85％。
　　[3]吸附熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)和吸附動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，吸附劑SG-1、SG-2對(duì)重金屬離子呈單分子層吸附，符合Langmuir等溫吸附模型。吸附行為可用擬二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程描述，吸附過(guò)程由化學(xué)吸附過(guò)程決定。從配位化學(xué)角度分析，每一個(gè)氮原子分別與