混酸预处理多壁碳纳米管吸附cr^3＋性能的影响

混酸预处理多壁碳纳米管吸附cr^3＋性能的影响内容摘要：

. 对 2种 MWCNTs吸附 Cr...采用 Langmuir和 Fre— undlich等温吸附方程进行拟合 . Langmuir方程 :Ce/q一 C/q+1/bq Freundlich方程 :吼一 KFf 其中 :吼为吸附平衡时 cr在 MWCNTs上的吸附 量 (mg/g)。 C 为平衡浓度 (mg/L)。 K 为平衡吸附 系数。 g卅 ,b,为常数 .在实验浓度范围内 ,2种 MwCNTsLangmuir和 Freundlich等温吸附方程参 数见表 1. O5lOj52O25 /(rag?L一 ) 图 425℃时的吸附等温线 Figure4Adsorptionisothermat25oC 结果表明 Freundlich等温吸附方程能较好拟 合 2种 MWCNTs对 cr什的 吸附过程 ,表明 MWC— NTs对 Cr3的吸附多为非均匀吸附材料上的多分 子层吸附 .Freundlich常数 K 可表示吸附能力的 相对大小 ,K 越大 ,吸附能力越强 1中 Kr 值可看出 ,在实验范围内 ,2种 MWCNTs对 Cr抖的 吸附能力为 :混酸处理 MWCNTs的 K,大于未处 理的 K,这与图 4中所显示吸附量大小顺序相一 致 . 在 pH5,20mg/LCr抖溶液中 ,分别共存有 10 mmol/1的阳离子硝酸盐 (Cu,Cd抖 ,Pb抖 ,Ca, Mg抖 ,Na,K),观察它们对 Cr3吸附量的影 响 , 结果见表 2数据可以看出 ,在高浓度条件 下 ,共存阳离子对 2种 MWCNTs吸附 影响 ,这可能是由于高浓度共存阳离子导致溶液离 子强度增大以及离子间竞争吸附的缘故 .另外 ,从 表 2中还可看出 ,共存阳离子 (Ca,Mg,Na, K)对 2种 MWCNTs吸附能力影响较小 ,而阳离 子 (Cu,Pb抖 ,Cd)却使 Cr抖的去除率显着降低 与 LiangPei文献报道基本相符 r】 .其原因可能 是 :① MWCNTs对价电子构型饱和离子作用力很 小。 ② MWCNTs对金属离子的吸附可能主要依靠 表面有机官能团与金属 离子的配位反应来完成 ,因 此共存重金属阳离子 (Cu抖 ,Pb,Cd)易与 Cr抖 竞争 MWCNTs表面有限活性基团导致 Cr抖吸附 量下降 ,而 Ca抖 ,Mg抖 ,Na,K 为非过渡金属元 素阳离子 ,难与 C 一 0,CO 一 0,一 OH等有机官能 团生成配位化合物 ,所以影响效果不明显 .需要指 出的是 ,吸附率降低程度应与吸附剂表面活性基团 种类 ,数量以及共存金属离子浓度 ,配位能力 ,电荷 数 ,水合离子半径等综合因素有关 ]. 表 1Langmuir和 Freundlich等温吸附方程参数表 Table1LangmuirandFreundlichisothermconstantsfortheadsorptionofC,onthetwoadsorbentsatpH5 表 2在离子竞争吸附条件下 2种吸附剂对 CP的吸附量 Table2TheadsorptionquantityofCPbythetwoadsorbentsintheconditionof sevenkindsofionspetitiveadsorptionatpH5 吸附剂 Absorbent 对照 Coexistcationions Comparisonadsorption amountofCr3/(mg?g)Cu+Pb+.+Mg+Na+K 原始碳纳米管 Initialcarbonnanotubes 混酸处理碳纳米管 Mixedacid pretreatedcarbonnanotubes 加 m50 一誊 g一 \ 第 2期谢林 (等 ):混酸预处理多壁碳纳米管吸附 cr什性能的影响 231 由前述 pH影响可知 ,当溶液 pH较低时 ,H 与 Cr抖竞争 MWCNTs表面有机官能团 ,导致吸附 量减少 [1,所以从理论上讲 ,降低溶液 pH可解吸 MwcNTs上吸附的 Cr.另外 ,加人强配位体 ,争 夺吸附在 MWCNTs上的 Cr,也可达到解吸目 的 .由图 5可见 ,EDTA对 (丁解吸率 8O%)较高 ,说明 低浓度 HC1和 EDTA即可达到对 用 .同时 ,从图 5还可看出 ,在相同解吸条件下 ,混 酸处理 MwcNTs的解吸率低于原始 MwCNTs, 这应该是混酸处理不仅在 MWCNTs表面生成大量 有机官能团 (C— O,CO— O,一 OH),而且使 MWC— NTs的比表面积和孔容增大 ,从而使 MWCNTs上的吸附更加牢固和全面 .而原始 MWCNTs吸附重金属阳离子则主要依靠其表面羟 基 (一 OH)的配位作用力以及大表面积 ,高表面能 所产生的静电引力 ,因此 ,其对 对单一 ,解吸率较高口 . {j}L 图 5不洗脱剂的洗脱率 Figure5Theefficiencyofelutionontwo adsorbentswithdifferenteluent Cr3前后 2种 MWCNTs的 Zeta电位分 析 Zeta电位可反映出吸附剂表面带电情况 ,有助 于分析重金属离子在其表面的吸附行为 [】 2种 MWCNTs拥有相同最佳 pH5,因此分别检测 pH5时 2种 MWCNTs吸附 Zeta 电位 .从图 6中 MwCNTs吸附 Cr3前的 Zeta电 位可以看出 ,2种 MwCNTs均呈明显负电性且预 处理作用使 MWCNTs的 Zeta电位发生改变 ,分别 为 :一 , MWCNTs表面产生更多负电荷有机官能团 (C— O,CO— O,一 OH),导致 MWCNTs表面携载的负 电荷增多 .图 6中 MWCNTs吸附 Cr计后的 Zeta 电位 ,分别为 :一 ,一 ,显示 2种 MwC— NTs吸附重金属离子后 ,携载的负电荷有所降低 , 这应该是带正电荷的 Cr抖将 MwCNTs表面有机 官能团所带负电荷部分中和的结果 [7].另外 ,根据 预处理及吸附前后 MwcNTs表面 Zeta电位的变 化情况 ,可知氧化处理作用使 MWCNTs表面负电 荷有机官能团的种类 ,数量增加 ,所携载的负电荷增 多 .在 ,静电吸引将有助于提高 MWCNTs对带相反电荷离子的吸附能力 r7. 趟。