巯基功能化膨润土吸附Pb^2＋的动力学和热力学研究.pdfVIP

离子交换与吸附，2012，28(5)：432 441 IONEXCHANGEANDADSORPTION 文章编号：1001．5493(2012)05-0432．10 巯基功能化膨润土吸附Pb2+的动力学和热力学研究 熊琼仙 陈 文 ’料 朱霞萍 杭 行 赵秋香2 刘文华2 1成都理工大学材料与化学化工学院，四川省矿产资源化学高校重点实验室，成都 610059 2广东省物料实验检测中心，广州 510080 3电子科技大学生命科学与技术学院，成都 610054 摘要：研究了自制巯基功能化膨润土 (TFB)对 Pb 的吸附行为，考察了溶液的pH值、离子 强度、吸附时间和温度对吸附平衡的影响，并对吸附过程进行了动力学与热力学研究。结果表 明，常温下，吸附时间为60rain、0．1mol／L的KNO3、pH=6．0、5．0gn_~TFB对200mg／L的Pb2+ 的吸附率达到85．4％以上，TFB对Pb 的吸附动力学符合准二级动力学方程；TFB对pb2的吸 附热力学符合 Langmuir等温线方程和Dubinin-Radushkevich(D．R)等温线方程，表明吸附主 要发生在TFB表面的活性区域，属于单分子层吸附，其吸附平均活化能E在8～16kJ／mol范围 内，表明该吸附过程为化学吸附，不同温度下的吸附热力学的吉布斯 自由能以及熵变和焓变表 明该吸附过程为 自发放热反应。 关键词：巯基功能化膨润土；pb2+；吸附；动力学；热力学 中图分类号：TQ425．1 文献标识码：A 1前 言 目前，重金属污染已经成为了一个全球性的环境问题，它严重威胁着人体健康和生态 环境 l【刁】。铅作为一种分布广、毒害性强的环境重金属污染物，能在人体和动植物体 内蓄积， 危害着人体和生态环境4【J，因此铅污染的治理备受关注。当前处理废水重金属离子的方法 有化学沉淀、电解、生化法、离子交换法和吸附法等5【】，其中吸附法被认为是最有效的方 法。寻求廉价易得、无二次污染的矿物吸附剂材料，降低污水处理成本，提高净化效率是 人们近年来研究的热点问题之一。 膨润土是以蒙脱石为主要矿物成分的黏土，天然储量丰富，具有很大的比表面积、良 好的吸附性能和阳离子交换能力，作为吸附剂具有物美价廉的特点。用它来处理废水，不 仅可以降低成本，而且处理后还能回收再利用，使矿产资源得到有效利用。 天然膨润土具有许多优 良的物化性能，作为污水净化材料，可 以物理吸附方式与水体 收稿 日期：2012年4月20日 项 目基金：广东省财政厅地质专项 (No．2011208)，横向蠡托项目(No．HP0030)，横向委托项 目(No．HG0103) 作者简介：熊琼仙(1987一)，女，云南省人，在读硕士研究生． 通讯联系人：E．mail：ehenwen@cdut-cn 第 28卷第5期 离 予 交 换 与 吸 附 ·433· 中的有毒有害金属离子结合，然后从水体中分离出去，达到水质净化的目的，但是物理吸 附是可逆过程，导致其吸附量受多种因素影响，在实际应用中其吸附效果往往不够理想， 故需要对其进行一定的改性处理，以提高使用性能，并扩大应用领域。 膨润土表面存在羟基，可以通过它将一些具有特定功能的有机基团以化学键合的方式 联接在膨润土上。近年来，人们通过各种方法对其进行了改性研究，使其吸附性能得到了 较大的改善[10-12】，但对其进行巯基功能化改性吸附Pb 的特性研究尚待深入。 本文以膨润土为原材料，选用某巯基试剂作为偶联剂，将巯基引入膨润土表面并固载， 进行巯基功能化改性得到 自制的巯基功能化膨润土 (简称TFB)，膨润土上的巯基可提供与 重金属离子螯合，与无机、有机污染物结合的活性中心，为废水净化创造了条件。本实验 将此改性膨润土用于去除废水中的Pb2+，探讨了pH值、离子强度、温度、反应时间等对 吸附pb2+的影响因素，并深入研究了TFB吸附Pb 的动力学和热力学行为，为处理水体中 重金属Pbz+的实际应用提供了理论参考依据 。 2实验部分 2．I 实验材料和试剂 膨润土 (广东省物料实验检测中心提供，蒙脱石含量为8