基于集合方法铅镉在磁性蒙脱石上竞争吸附点位的计算

发布时间：2020-12-18 05:49

　　采用水热合成法制备磁性蒙脱石,并分别在单独及竞争体系下,通过批试验研究其对铅镉的吸附特性,并采用集合的方法定量计算铅镉在磁性蒙脱石上的公共吸附点位和独立吸附点位。结果表明,磁性蒙脱石对Pb (Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附过程为混乱度增加、可自发进行的吸热反应。与单独体系相比,在竞争体系下,Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)在磁性蒙脱石上的吸附量下降,吸附速率减慢,表明Pb (Ⅱ)和Cd(Ⅱ)对磁性蒙脱石表面的吸附点位存在明显的竞争。与Cd(Ⅱ)相比,竞争作用对Pb(Ⅱ)的影响较大。由铅镉所占据的磁性蒙脱石公共吸附点位的比值Qj(Pb)/Qj(Cd)> 1,表明铅对磁性蒙脱土表面吸附点位的竞争力要大于镉。另外,升高温度,Qj(Pb)/Qj(Cd)有下降的趋势,表明提高温度有利于提高Cd的竞争力。Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)在公共吸附点位和独立吸附点位之间的分布会影响它们对公共吸附点位的竞争。 

【文章来源】：安全与环境学报. 2020年04期 北大核心

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

蒙脱石与磁性蒙脱石的XRD图

从图2可以看出，蒙脱石经过磁改性后，红外光谱峰形基本一致，表明蒙脱石的整体骨架没有发生明显的改变。在3 610 cm-1附近的吸收峰为Al—OH伸缩振动，在1 630 cm-1附近的峰强为H2O的弯曲振动，在1 000 cm-1附近存在的吸收峰对应为Si—O键伸缩振动[26]。从图2可以看出，在622 cm-1处新增1个吸收峰，为Fe—O键伸缩振动引起的，表明Fe3O4已负载到蒙脱石上[27]，这与XRD分析结果一致。在3 610 cm-1处的Al—OH伸缩与弯曲振动峰有明显的减弱，表明Fe3O4与蒙脱石中Al—OH存在化合作用。2.3 磁性蒙脱石的SEM表征

图4表示吸附时间对磁性蒙脱石在Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)单独以及竞争体系中的吸附影响。从图4可知，Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)在磁性蒙脱石上的吸附无论在单独体系还是竞争体系均表现出了相近的吸附动力学行为。磁性蒙脱石对Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)的吸附均可分为3个阶段:快速吸附阶段(0～240 min、0～30 min)、慢速吸附阶段(240～1 440 min、30～1440 min)及平衡阶段。在快速吸附阶段，Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)在磁性蒙脱石上的吸附速率较快，其吸附量分别可达平衡吸附量的95.4%和88.6%(单独体系)及90.7%和87.2%(竞争体系)。这是由于在吸附初期，磁性蒙脱石表面的吸附点位较多，随反应时间延长，磁性蒙脱石上的活性吸附点位逐渐减少，使得Pb(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)的吸附速率均变慢，最终在1 440 min达到吸附平衡。在单独体系中，Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)在磁性蒙脱石上的平衡吸附量分别为74.5mg/g和46.8 mg/g，这可能是由于蒙脱土表面对铅的亲和力比镉高，而竞争体系的平衡吸附量与单独体系相比均有所下降，结果表明Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)对磁性蒙脱石表面的吸附点位存在竞争。图4 Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)在磁性蒙脱石上的吸附


本文编号：2923474