磁性柠檬酸膨润土对六价铬吸附性能的研究

这篇由广西大学化学化工学院的研究学者完成，讨论磁性柠檬酸膨润土对六价铬吸附性能研究的论文，发表在重要期刊《高校化学工程学报》上。

为改善膨润土对Cr(VI)的吸附性能，并提高其固液分离回收能力，研究构筑了一种壳聚糖修饰的复合磁性吸附材料——磁性柠檬酸膨润土(Magnetic Citric Acid Bentonite，MCAB)，并利用 SEM、XRD、VSM、FT-IR 对改性前后的材料进行表征对比，结果表明壳聚糖中的‒NH2、‒OH 等功能基团及磁性 Fe3O4 微粒均负载到柠檬酸膨润土(Citric Acid Bentonite，CAB)上。 MCAB 对Cr(VI)的吸附性能研究结果显示：相对于CAB，复合后的 MCAB 吸附性能明显提高，并具有良好的磁分离能力；pH值对Cr(VI)的吸附影响较大，zui佳 pH 值在 2.0~3.0；当吸附剂投加量为 1.6 g·L‒1、 pH 值为 3.0、Cr(VI)的初始浓度为 10 mg·L‒1 时，MCAB 对 Cr(VI)的去除率高达 99%；吸附等温方程和动力学方程的拟合结果分别符合 Langmuir 吸附等温模型和准二级动力学模型。由于 MCAB 上修饰的‒NH2 在酸性条件下易质子化，会增强对 Cr(VI)的静电吸引作用，因此 MCAB 对 Cr(VI)的吸附去除率得到了明显提高；同时，加磁赋予了 CAB 快速的固液分离能力。研究表明 MCAB 对模拟废水中的 Cr(VI)去除效果良好，有望应用于实际废水中 Cr(VI) 的去除。

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结论

以柠檬酸膨润土为载体、壳聚糖分子为修饰剂，采用微波共沉淀法制备出功能基团修饰的磁性柠檬酸膨润土(MCAB)，并研究其对Cr(VI)的吸附性能。(1) SEM、XRD、VSM、FT-IR 等表征结果表明磁性 Fe3O4 微粒及壳聚糖均已负载到柠檬酸膨润土上，具有了在外加磁场条件下能快速固液分离的能力。(2) 相比于 CAB，复合改性后的 MCAB 对 Cr(VI)的吸附能力有明显提高。随着吸附剂用量的增加去 除率明显上升并趋于平缓；pH 值对 Cr(VI)的去除影响较大，在低 pH 条件下有助于 MCAB 吸附 Cr(VI)，去除率可达 99%；吸附等温方程符合 Langmuir 吸附模型，单分子层ZD吸附量为 16.67 mgg‒1；MCAB 对 Cr(VI)的吸附动力学符合准二级动力学模型，吸附过程以化学吸附为主。(3) MCAB 对 Cr(VI)吸附性能增强的原因可归纳为由质子化后的‒NH3+与 HCrO4‒间的静电吸引作用、HCrO4‒自身的氧化还原反应以及配体交换反应，这三者之间的协同作用。本研究 MCAB 的制备工艺简单，所使用的原料经济环保，且吸附效果相较于同类型其它吸附剂有明显优势。结果表明 MCAB 在含 Cr(VI)废水处理方面有一定的应用潜力。

取2.0 g 的 CAB 于100 mL 去离子水中，超声分散 5 min，再缓慢加入 1.47 g 的 FeCl3·6H2O 和 0.685 g 的 FeCl2·4H2O，继续超声10 min。将超声后的混合悬浮液倒入三口烧瓶中，微波加热到 60℃后，迅速加入10 mL25%(wt)的氨水，恒温搅拌 30 min， 再加入20 mL 壳聚糖溶液(0.1 g 溶于 20 mL 1%(wt)的冰醋酸)，并逐滴加入2 mL 5%(wt)的戊二醛，继续搅拌30 min。反应结束后，在外加磁场的作用下固液分离出磁性复合物，并用无水乙醇、去离子水洗涤若干次，60℃下真空干燥 12 h，研磨并过 200 目筛，制得MCAB 样品。