过程工程学报 ›› 2022, Vol. 22 ›› Issue (11): 1504-1511.DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.221431CSTR: 32067.14.jproeng.221431
高雨松, 祁贵生*, 闫文超, 郭达, 刘有智
Yusong GAO, Guisheng QI*, Wenchao YAN, Da GUO, Youzhi LIU
摘要: 为改善MnFe2O4纳米颗粒在实际应用中的团聚问题,结合多壁碳纳米管(CNT)原位负载,提出超重力法制备CNT负载MnFe2O4纳米材料(MnFe2O4/CNT)。以典型的重金属污染Pb(II)作为研究对象,对其吸附性能进行研究。首先考察了MnFe2O4负载量对Pb(II)吸附容量的影响,确定最佳MnFe2O4负载量为83.3wt%。采用XRD, SEM, N2吸附-脱附比表面分析仪和VSM对最佳MnFe2O4负载量条件下的MnFe2O4/CNT进行表征。MnFe2O4/CNT展现出优异的磁性,其饱和磁化强度为35.85 emu/g,因而可应用于水体中污染物的磁性分离。吸附实验结果表明在初始Pb(II)浓度300 mg/L和溶液pH=6的条件下,Pb(II)在MnFe2O4/CNT上180 min达到吸附平衡,吸附平衡容量为80.7 mg/g,远高于单独的CNT (28.4 mg/g)。动力学研究表明Pb(II)在MnFe2O4/CNT上的吸附符合Elvoch动力学模型,说明吸附机理中存在化学吸附。Freundlich等温线模型能够很好地描述Pb(II)在MnFe2O4/CNT上的吸附过程,其代表发生在非均匀表面的多分子层吸附。另外,吸附等温线实验中获得的MnFe2O4/CNT最大吸附容量为106.2 mg/g,展现出了对重金属Pb(II)优异的吸附性能,在去除溶液中重金属中具有较大的应用潜力。根据X射线光电子能谱分析,表明吸附机理涉及到Pb(II)与MnFe2O4表面羟基的络合。