模拟矿物纳米孔吸附金属离子的实验研究

• 作 者: 牛延慧 于文彬 覃宗华 傅宇虹 万泉
• 机 构: 中国科学院地球化学研究所 矿床地球化学国家重点实验室,贵州 贵阳,550081;中国科学院大学,北京,100049;贵州师范学院,贵州 贵阳,550018
• 出 处: 第二届中国纳米地球科学学术研讨会暨2016年纳米地球科学国际学术研讨会
• 发表日期: 2016年6期
• 关键词: 矿物吸附剂 纳米孔 金属离子 吸附机制

纳米孔隙结构普遍存在于矿物、岩石、土壤、沉积物和生物体中(Simonyan et al.,2012;Rouquerol et al.,1994).含有纳米孔的物质通常表现出异于无孔物质的性质,例如:纳米孔物质通常比表面积较大,具有很强的吸附能力;孔内壁的基团密度、电荷密度和酸碱性发生较大的变化(Wang et al,2003);孔内流体性质(凝固点、介电常数、粘度等)随着纳米孔尺寸而改变(Jahnert et al,2008).本研究选择合成介孔二氧化硅（MCM-41）作为模拟矿物纳米孔进行金属离子的吸附研究。这是因为二氧化硅是地壳中含量最高的氧化物，具有地质代表性；与天然纳米孔样品相比，MCM-41具有化学组成简单、结构可控的特性，适合作为吸附模型物来开展研究。采用溶胶-凝胶化学自组装法，以不同链长的阳离子型表面活性剂作为模板剂来合成了MCM-41（Beck et al., 1992）。使用傅里叶变换红外光谱、热红联用、粉末X 射线衍射、低温氮气吸脱附、透射电镜、全自动电位滴定等测试方法表征了模拟矿物纳米孔的孔结构与表面性质。通过批次吸附实验研究了模拟矿物纳米孔对典型金属阳离子Cu2+的吸附行为，并对其吸附机制进行了初步探讨。