高分散氮化碳溶膠在重金屬離子吸附去除中的應用

編號：CYYJ01699

篇名：高分散氮化碳溶膠在重金屬離子吸附去除中的應用

作者：張杰陽 安曉強 崔雨琦 蘭華春 李艷紅

關(guān)鍵詞： 氮化碳溶膠 吸附 重金屬 吸附機理

機構(gòu)： 桂林理工大學環(huán)境科學與工程學院 清華大學水質(zhì)與水生態(tài)研究中心

摘要： 吸附材料在水中的分散性對于增加其與吸附質(zhì)間相互作用,實現(xiàn)污染物的高效去除尤為重要.本文基于分子形態(tài)易于調(diào)控的石墨相氮化碳二維材料,通過簡單的化學處理方法制備成高度分散于水中的溶膠吸附劑(M⁃C3N4⁃sol、U⁃C3N4⁃sol),通過透射電鏡(TEM)、X射線衍射(XRD)、傅里葉變換紅外光譜(FTIR)、X射線光電子能譜儀(XPS)、Zeta電位儀(Zeta Potential Analyzer)、比表面積及孔徑分布儀(BET)等對其形貌、組成、結(jié)構(gòu)進行了表征.結(jié)果表明,氮化碳溶膠呈現(xiàn)納米級纖維狀結(jié)構(gòu),在水中有著極佳的分散性.相較于原始氮化碳(g⁃C3N4),溶膠吸附劑對多種重金屬離子的吸附去除能力得到大幅度提升,尤其是對Pb2+具有較高的吸附選擇性.在298 K時,對Pb2+的吸附在1 min內(nèi)即可達到平衡,快速吸附過程符合準二級動力學模型和Freundlich等溫模型.吸附機理的研究表明,M⁃C3N4⁃sol對Pb2+的吸附是在靜電引力、離子交換、氨基的表面絡合和陽離子⁃π鍵的協(xié)同作用下完成的.吸附金屬離子后,M⁃C3N4⁃sol發(fā)生脫穩(wěn)形成易于實現(xiàn)固液分離的沉淀產(chǎn)物,對其進行稀硝酸脫附再生,吸附容量沒有明顯降低,表明其良好的循環(huán)使用性能.