化学学报 ›› 2022, Vol. 80 ›› Issue (4): 494-502.DOI: 10.6023/A21120594 上一篇 下一篇
研究论文
位亚茹, 马晶*(), 袁婷婷, 姜嘉伟, 段银利*(), 薛娟琴
投稿日期:
2021-12-29
发布日期:
2022-04-28
通讯作者:
马晶, 段银利
基金资助:
Yaru Wei, Jing Ma(), Tingting Yuan, Jiawei Jiang, Yinli Duan(), Juanqin Xue
Received:
2021-12-29
Published:
2022-04-28
Contact:
Jing Ma, Yinli Duan
Supported by:
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近年来, 有机废水对环境造成的污染已经引起了广泛的关注. 吸附法操作简单, 已经被广泛用于处理染料废水.通过在类石墨相氮化碳(g-C3N4)上用氯化锂(LiCl)插层制备了一系列Li/GCN-x复合材料, 并采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、N2-吸脱附、场发射扫描电子显微镜(SEM)以及X射线光电子能谱(XPS)等对所得吸附剂的形貌和结构进行了表征. 测试结果表明, g-C3N4具有明显的层状结构, 使得LiCl在层间能够稳定地生长. LiCl的加入使得g-C3N4晶格膨胀, 层间距扩大, 表明LiCl成功插层. 此外, 插层后Li/GCN的比表面积远大于g-C3N4, 扩大的比表面积以及形成的 π 共轭体系使得Li/GCN在吸附方面具有较大的潜力. 通过控制实验条件, 研究了Li/GCN对有机染料亚甲基蓝(MB)的吸附性能. 结果表明, Li/GCN-5吸附剂在pH为6时, 5 min吸附量可达704 mg•g–1. 通过动力学拟合, Li/GCN对MB的吸附过程是由准二级动力学模型占主导地位. 进一步通过Weber-Morris模型探究吸附控制过程, 结果表明MB的吸附由表面扩散和孔内扩散共同作用, 其中表面扩散占主导, 且新增官能团与MB分子间可形成氢键, 并通过π-π键相互作用增强吸附能力. 采用共混热聚合法所制备的Li/GCN吸附剂具有稳定、均一、比表面积大等优点, 且简单快速地实现对MB的吸附, 克服了常用吸附剂动力学缓慢的缺点, 为该材料的工业化应用提供一定的借鉴.
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Adsorbent | Adsorbate | Surface area/(m2•g–1) | qm/(mg•g–1) | Reference |
---|---|---|---|---|
Li0.5-CN | RhB | 10.1 | — | [ |
50-CN | MB | 1.0 | 360 | [ |
NCG-2 | MB | 432.0 | 348.2 | [ |
LiCl-CN-4h | Pb(II) | 36.54 | 172.41 | [ |
g-C3N4 | Pb(II) | 11.0 | 281.79 | [ |
g-C3N4 | Cd2+ | 52.0 | 94.4 | [ |
Adsorbent | Adsorbate | Surface area/(m2•g–1) | qm/(mg•g–1) | Reference |
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Li0.5-CN | RhB | 10.1 | — | [ |
50-CN | MB | 1.0 | 360 | [ |
NCG-2 | MB | 432.0 | 348.2 | [ |
LiCl-CN-4h | Pb(II) | 36.54 | 172.41 | [ |
g-C3N4 | Pb(II) | 11.0 | 281.79 | [ |
g-C3N4 | Cd2+ | 52.0 | 94.4 | [ |
MB/(mg•L–1) | 准一级动力学 | 准二级动力学 | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
k1/(min–1) | qe/(mg•g–1) | R2 | k2/(g•mg–1•min–1) | qe/(mg•g–1) | R2 | ||
20 | 0.08328 | 85.26 | 0.87551 | 0.00732 | 383.14 | 0.99984 | |
30 | 0.06911 | 30.28 | 0.56804 | 0.00351 | 598.80 | 0.99999 | |
40 | 0.15555 | 169.02 | 0.79305 | 0.00526 | 704.23 | 0.99983 |
MB/(mg•L–1) | 准一级动力学 | 准二级动力学 | |||||
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k1/(min–1) | qe/(mg•g–1) | R2 | k2/(g•mg–1•min–1) | qe/(mg•g–1) | R2 | ||
20 | 0.08328 | 85.26 | 0.87551 | 0.00732 | 383.14 | 0.99984 | |
30 | 0.06911 | 30.28 | 0.56804 | 0.00351 | 598.80 | 0.99999 | |
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