海泡石矿物纳米纤维表面阳离子的输运与转移研究

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海泡石具有较大的比表面积和良好的吸附性能,在重金属废水处理中有良好的应用前景。本工作通过微波化学法制备出吸附性能优良的海泡石矿物纳米纤维,对不同微波功率、微波加热时间下样品的堆积密度进行了测试,并采用X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、表面Zeta电位等分析方法研究了海泡石矿物纳米纤维的结构和组成特征。选取重金属镉离子为代表,结合初始pH值、海泡石矿物纳米纤维添加量、镉离子初始浓度、温度对海泡石矿物纳米纤维吸附镉离子性能的影响,重点研究重金属镉离子在其表面的输运与转移行为。微波-过氧化氢法制备的海泡石矿物纳米纤维,在微波功率400 W下加热13 min时纤维的堆积密度最小,为0.071 g·cm-3,并且纤维晶体结构未被破坏;此方法对海泡石矿物纳米纤维间的解离及孔道内含物的去除起到了良好的调控作用,比表面积和孔容积分别提高到109.21 m2·g-1和0.234 cc·g-1;表面Zeta电位在pH值为5.0时达到最大,表面负电荷增多;海泡石矿物纳米纤维对镉离子有良好的吸附性能,吸附量可达13.72 mg·g-1。海泡石矿物纳米纤维表面镉离子的输运与转移在60 min时基本达到平衡,基于驱动因素作用机制的不同,可以将镉离子的输运与转移过程分解为若干个子过程,且全过程符合准二级动力学方程;吸附规律可以用Langmuir等温吸附模型描述,镉离子的饱和吸附容量可达21.49 mg·g-1;扩散过程为熵推动过程,内扩散为主要的控速步骤;吸附过程为吸热反应过程,以化学吸附作用为主。
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