介孔分子篩的表面修飾及其對(duì)重金屬離子的吸附性能研究.pdf

1、近年來，隨著我國(guó)各類工業(yè)的迅猛發(fā)展，工業(yè)廢水的排放量也呈現(xiàn)劇增趨勢(shì)，使得水體污染態(tài)勢(shì)嚴(yán)重，廢水治理任務(wù)緊迫。重金屬?gòu)U水是對(duì)環(huán)境污染最嚴(yán)重和對(duì)人類危害最大的工業(yè)廢水之一。急需大力加強(qiáng)科研與實(shí)踐，推進(jìn)重金屬?gòu)U水治理技術(shù)的發(fā)展。世界上對(duì)重金屬?gòu)U水的處理方法主要有離子交換法、共沉淀法、膜處理法、反滲透法和吸附法等。其中，吸附法是處理重金屬?gòu)U水的最常用方法，其去除重金屬離子的效果主要取決于吸附劑的性能。其中，分子篩是一種新型、具有高度吸附選擇性的

2、吸附劑，它能根據(jù)分子大小和構(gòu)型進(jìn)行選擇性的吸附且對(duì)不飽和分子、極性分子和易極化分子具有較強(qiáng)的吸附作用。目前，分子篩吸附工藝已經(jīng)廣泛應(yīng)用于化工、天然氣、石油化工、環(huán)境保護(hù)和冶金等工業(yè)部門。MCM-41中孔分子篩是20世紀(jì)九十年代初期美國(guó)Mobil公司開發(fā)的一種新型中孔材料，具有一維、六方的規(guī)則孔道結(jié)構(gòu)、很大的比表面積等特點(diǎn)，因此，具有其它吸附劑無法比擬的優(yōu)越性，工業(yè)化前景光明。
　　MCM-41表面含有的自由硅羥基-Si(OH)3和

3、=Si(OH)2可與硅烷偶聯(lián)劑反應(yīng)，從而將烷基、氨基、硫羥基等官能團(tuán)引入介孔，而且這些活性基團(tuán)可以進(jìn)一步衍生引入其他的功能基團(tuán)，從而開發(fā)出新有機(jī)-無機(jī)功能材料。
　　本論文以采用水熱晶化法，以十六烷基三甲基溴化銨為模板劑，合成了介孔分子篩 MCM-41和BMS-3，合成的樣品經(jīng) SEM、N2吸附-脫附等溫線、比表面積及孔徑分析、FT-IR等表征方法進(jìn)行了結(jié)構(gòu)與性質(zhì)表征，結(jié)果證明，MCM-41比 BMS-3具有更大的比表面積和更均勻

4、的孔結(jié)構(gòu)，因此，我們選擇MCM-41作為后續(xù)功能化的前驅(qū)物。然后，通過后嫁接處理法，利用MCM-41表面的活潑的-OH基團(tuán)，將有機(jī)官能團(tuán)-(CH2)3N(CH2COOH)2修飾到了介孔分子篩的表面，并將修飾前后的樣品用接觸角、比表面積及孔徑測(cè)試、FT-IR、TGA、元素分析等方法表征方法進(jìn)行結(jié)構(gòu)和性質(zhì)表征，結(jié)果證明有機(jī)功能基團(tuán)已經(jīng)成功的修飾到介孔分子篩的表面，而且有機(jī)基團(tuán)的存在并沒有改變基質(zhì)特有的結(jié)構(gòu)。
　　隨后，本論文研究了功能

5、化的介孔分子篩 MCM-41對(duì)廢水中Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的吸附性能，考察了 pH值、溫度、吸附時(shí)間和初始濃度對(duì)吸附劑吸附性能的影響，探討了介孔吸附劑對(duì) Cu2+和Pb2+的吸附熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)特性。研究表明：介孔吸附劑在投加量2 g/L，轉(zhuǎn)速為120 rpm的條件下，吸附50 mg/L Cu2+的最佳pH值為5.0，吸附50 mg/L Pb2+的最佳pH值為6.0；平衡吸附時(shí)間均為40 min；吸附劑對(duì)Cu2+的等溫吸附曲線符合經(jīng)典的L