包覆型Fe/SiO 2 的制备及其对Cr（Ⅵ）的吸附性能研究
发布时间：2021-12-16 20:50
以液相还原与St9ber法相结合,真空环境下,以CaCO3为造孔剂,十六烷基三甲溴化铵（CTAB）作为结构导向剂,正硅酸四乙酯（TEOS）和FeSO4为原料,一步法制备了SiO2包覆纳米铁复合材料（Fe/SiO2）,并采用扫描电镜（SEM）和X射线衍射（XRD）对Fe/SiO2的形貌结构进行了分析。使用原子吸收光谱仪（AAS）研究了Fe/SiO2对于模拟Cr（Ⅵ）溶液的吸附性能。结果表明:制备的复合材料为类球形结构;XRD分析表明在2θ=22°和44°处分别出现了SiO2和Fe的特征衍射峰。吸附溶液pH=3.0时,合成的包覆型Fe/SiO2对水体中Cr（Ⅵ）的吸附容量为39.33mg/g,吸附行为符合Langmuir等温吸附方程,吸附过程符合准二级动力学方程。
【文章来源】：化工新型材料. 2017,45(11)北大核心CSCD
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
ＳｉＯ２（ｂ）和Ｆｅ／ＳｉＯ２（ｃ）的ＳＥＭ图２．２ＸＲＤ分析
ｂ）和Ｆｅ／ＳｉＯ２（ｃ）的ＳＥＭ图２．２ＸＲＤ分析图２为ＳｉＯ２及Ｆｅ／ＳｉＯ２的ＸＲＤ谱图。由图可知，Ｆｅ／ＳｉＯ２的ＸＲＤ谱图中，２θ＝４４°的峰与ＰＤＦ－０６０６９６的Ｓｙｎ型Ｆｅ的衍射峰吻合，说明合成的材料中有Ｆｅ的存在。在低衍射角２θ＝２３°区域有个微弱衍射峰，是纳米ＳｉＯ２的衍射峰［１２］，此外并没有发现任何铁氧化物的衍射峰。说明所制备的材料为Ｆｅ／ＳｉＯ２纳米复合材料。图２ＳｉＯ２和Ｆｅ／ＳｉＯ２的ＸＲＤ谱图２．３Ｆｅ／ＳｉＯ２对Ｃｒ（Ⅵ）的吸附性能分析２．３．１Ｆｅ／ＳｉＯ２的吸附容量分析表１显示了不同材料对Ｃｒ（Ⅵ）的吸附性能。由表可知，Ｆｅ／ＳｉＯ２比纯ＳｉＯ２对Ｃｒ（Ⅵ）的吸附容量提高了约８倍；但纳米Ｆｅ的吸附性能稍优于Ｆｅ／ＳｉＯ２。表１中的数据说明，纳米Ｆｅ为主要的化学吸附源，其吸附降解的主要原因是Ｆｅ的还原性，对Ｃｒ（Ⅵ）的吸附主要以氧化降解为主［８］，物理吸附较弱。·１７２·
／ｇ以下，从侧面说明Ｆｅ／ＳｉＯ２对Ｃｒ（Ⅵ）的吸附以化学吸附为主。表３溶液初始浓度对材料吸附Ｃｒ（Ⅵ）的吸附容量的影响溶液初始浓度／（ｍｇ·Ｌ－１）吸附容量／（ｍｇ·ｇ－１）去除率／％１０１８．２９９２．１３２０２６．３９５７．８７３０２４．６５３９．２８４０２６．４３３２．６５５０２４．３２２６．８２６０２５．６６２２．６３２．３．４吸附时间对Ｆｅ／ＳｉＯ２吸附容量的影响吸附时间对Ｆｅ／ＳｉＯ２吸附容量的影响如图３所示。由图可知，Ｆｅ／ＳｉＯ２对Ｃｒ（Ⅵ）的吸附容量在６０ｍｉｎ之前稳定上升，６０ｍｉｎ时基本达到饱和，１２０ｍｉｎ时吸附容量变化不大。因此，Ｆｅ／ＳｉＯ２的平衡吸附时间为６０ｍｉｎ。图３吸附时间对Ｆｅ／ＳｉＯ２吸附容量的影响２．４Ｆｅ／ＳｉＯ２的吸附等温线分析本实验采用Ｌａｎｇｍｕｉｒ和Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ模型研究包覆型Ｆｅ／ＳｉＯ２对Ｃｒ（Ⅵ）的吸附行为。拟合方程式分别如式（１）—（２）所示：ＣｅＱｅ＝ＣｅＱｍ＋１ｂＱｍ（１）ｌｎＱｅ＝ｌｎＫｆ＋１ｎｌｎＣｅ（２）式中，Ｃｅ为平衡浓度，ｍｇ／Ｌ；Ｑｅ为平衡吸附量，ｍｇ／ｇ；Ｑｍ为饱和吸附量，ｍｇ／ｇ；ｂ、Ｋ１和ｎ为常数。用Ｃｅ／Ｑｅ对Ｃｅ作ｌａｎｇｍｕｉｒ吸附等温线，用ｌｎＱｅ对ｌｎＣｅ作Ｆｒｅｎｕｎｄｉｃｈ吸附等温线，曲线数据拟合结果如图４—图５所示
【参考文献】：
期刊论文
[1]Fe/SiO2复合材料的制备及其对Cd2+的吸附[J]. 李胜英,钟光波,陈伟芳,陈慧珍,关淇元. 化工环保. 2016(01)
[2]掺杂不同铁含量介孔SiO2微球对甲基紫吸附研究[J]. 曹渊,赵军霞,李萍. 化工新型材料. 2015(04)
[3]以三聚氰胺甲醛微球为模板制备介孔二氧化硅和二氧化钛空心微球[J]. 房洪杰,刘慧,闫芳,李洪亮. 硅酸盐学报. 2015(02)
[4]光助纳米铁还原Cr（Ⅵ）的研究[J]. 任学昌,徐丽凤,杜翠珍,王拯,刘鹏宇,常青. 中国环境科学. 2014(10)
[5]磁性纳米材料的制备及其吸附重铬酸根离子的性能[J]. 张立,张剑,张祖磊,刘海清,李蕾. 应用化学. 2013(08)
[6]硅微粉负载纳米铁去除六价铬及其迁移行为[J]. 李勇超,金朝晖,李铁龙. 硅酸盐学报. 2011(07)
[7]水环境中铬的存在形态及迁移转化规律[J]. 赵堃,柴立元,王云燕,邓荣. 工业安全与环保. 2006(08)
本文编号：3538799
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【文章页数】：4 页
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ＳｉＯ２（ｂ）和Ｆｅ／ＳｉＯ２（ｃ）的ＳＥＭ图２．２ＸＲＤ分析
ｂ）和Ｆｅ／ＳｉＯ２（ｃ）的ＳＥＭ图２．２ＸＲＤ分析图２为ＳｉＯ２及Ｆｅ／ＳｉＯ２的ＸＲＤ谱图。由图可知，Ｆｅ／ＳｉＯ２的ＸＲＤ谱图中，２θ＝４４°的峰与ＰＤＦ－０６０６９６的Ｓｙｎ型Ｆｅ的衍射峰吻合，说明合成的材料中有Ｆｅ的存在。在低衍射角２θ＝２３°区域有个微弱衍射峰，是纳米ＳｉＯ２的衍射峰［１２］，此外并没有发现任何铁氧化物的衍射峰。说明所制备的材料为Ｆｅ／ＳｉＯ２纳米复合材料。图２ＳｉＯ２和Ｆｅ／ＳｉＯ２的ＸＲＤ谱图２．３Ｆｅ／ＳｉＯ２对Ｃｒ（Ⅵ）的吸附性能分析２．３．１Ｆｅ／ＳｉＯ２的吸附容量分析表１显示了不同材料对Ｃｒ（Ⅵ）的吸附性能。由表可知，Ｆｅ／ＳｉＯ２比纯ＳｉＯ２对Ｃｒ（Ⅵ）的吸附容量提高了约８倍；但纳米Ｆｅ的吸附性能稍优于Ｆｅ／ＳｉＯ２。表１中的数据说明，纳米Ｆｅ为主要的化学吸附源，其吸附降解的主要原因是Ｆｅ的还原性，对Ｃｒ（Ⅵ）的吸附主要以氧化降解为主［８］，物理吸附较弱。·１７２·
／ｇ以下，从侧面说明Ｆｅ／ＳｉＯ２对Ｃｒ（Ⅵ）的吸附以化学吸附为主。表３溶液初始浓度对材料吸附Ｃｒ（Ⅵ）的吸附容量的影响溶液初始浓度／（ｍｇ·Ｌ－１）吸附容量／（ｍｇ·ｇ－１）去除率／％１０１８．２９９２．１３２０２６．３９５７．８７３０２４．６５３９．２８４０２６．４３３２．６５５０２４．３２２６．８２６０２５．６６２２．６３２．３．４吸附时间对Ｆｅ／ＳｉＯ２吸附容量的影响吸附时间对Ｆｅ／ＳｉＯ２吸附容量的影响如图３所示。由图可知，Ｆｅ／ＳｉＯ２对Ｃｒ（Ⅵ）的吸附容量在６０ｍｉｎ之前稳定上升，６０ｍｉｎ时基本达到饱和，１２０ｍｉｎ时吸附容量变化不大。因此，Ｆｅ／ＳｉＯ２的平衡吸附时间为６０ｍｉｎ。图３吸附时间对Ｆｅ／ＳｉＯ２吸附容量的影响２．４Ｆｅ／ＳｉＯ２的吸附等温线分析本实验采用Ｌａｎｇｍｕｉｒ和Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ模型研究包覆型Ｆｅ／ＳｉＯ２对Ｃｒ（Ⅵ）的吸附行为。拟合方程式分别如式（１）—（２）所示：ＣｅＱｅ＝ＣｅＱｍ＋１ｂＱｍ（１）ｌｎＱｅ＝ｌｎＫｆ＋１ｎｌｎＣｅ（２）式中，Ｃｅ为平衡浓度，ｍｇ／Ｌ；Ｑｅ为平衡吸附量，ｍｇ／ｇ；Ｑｍ为饱和吸附量，ｍｇ／ｇ；ｂ、Ｋ１和ｎ为常数。用Ｃｅ／Ｑｅ对Ｃｅ作ｌａｎｇｍｕｉｒ吸附等温线，用ｌｎＱｅ对ｌｎＣｅ作Ｆｒｅｎｕｎｄｉｃｈ吸附等温线，曲线数据拟合结果如图４—图５所示
【参考文献】：
期刊论文
[1]Fe/SiO2复合材料的制备及其对Cd2+的吸附[J]. 李胜英,钟光波,陈伟芳,陈慧珍,关淇元. 化工环保. 2016(01)
[2]掺杂不同铁含量介孔SiO2微球对甲基紫吸附研究[J]. 曹渊,赵军霞,李萍. 化工新型材料. 2015(04)
[3]以三聚氰胺甲醛微球为模板制备介孔二氧化硅和二氧化钛空心微球[J]. 房洪杰,刘慧,闫芳,李洪亮. 硅酸盐学报. 2015(02)
[4]光助纳米铁还原Cr（Ⅵ）的研究[J]. 任学昌,徐丽凤,杜翠珍,王拯,刘鹏宇,常青. 中国环境科学. 2014(10)
[5]磁性纳米材料的制备及其吸附重铬酸根离子的性能[J]. 张立,张剑,张祖磊,刘海清,李蕾. 应用化学. 2013(08)
[6]硅微粉负载纳米铁去除六价铬及其迁移行为[J]. 李勇超,金朝晖,李铁龙. 硅酸盐学报. 2011(07)
[7]水环境中铬的存在形态及迁移转化规律[J]. 赵堃,柴立元,王云燕,邓荣. 工业安全与环保. 2006(08)
本文编号：3538799
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