有机改性磁性碱性钙基膨润土的制备及对Cu(Ⅱ)和Mn(Ⅱ)的吸附

摘要

为提高磁性碱性钙基膨润土(magnetic alkaline Ca-bentonite,MACB)的吸附性能和磁稳定性,以壳聚糖和羧甲基纤维素钠的交联共聚膜(chitosan/sodium carboxymethyl cellulose copolymer film,CC)为改性剂,采用一步共沉淀法制备了CC改性的磁性碱性钙基膨润土MACB/CC(CC-modified magnetic alkaline Ca-bentonite,MACB/CC),对改性前后材料的结构特性进行分析,并进行MACB/CC对Cu(Ⅱ)和Mn(Ⅱ)的吸附性能研究.研究结果表明,有机共聚膜CC已成功负载在MACB表面,有机改性后的MACB/CC具备更好的磁分离性能和磁稳定性;Cu(Ⅱ)和Mn(Ⅱ)在MACB/CC上的吸附是一个先快速而后缓慢的过程,吸附时间为60min时,MACB/CC对Cu(II)和Mn(II)的吸附率已分别达到97％和85％;溶液的初始pH对MACB/CC吸附的影响明显,随着pH的升高,MACB/CC对Cu(Ⅱ)和Mn(Ⅱ)的吸附率逐渐上升,在pH为7时对两种重金属的吸附率达到99％和92％;当Cu(Ⅱ)和Mn(Ⅱ)共存时,MACB/CC对Cu(Ⅱ)的吸附能力大于Mn(Ⅱ);经5次循环利用后,MACB/CC对Cu(Ⅱ)和Mn(Ⅱ)的吸附率仍分别保持在93％和90％以上;MACB/CC对Cu(Ⅱ)和Mn(Ⅱ)的吸附符合Langmuir模型,Langmuir吸附容量分别为94mg/g和38mg/g,吸附过程可由准二级动力学模型描述,说明控制吸附速率的主要是化学吸附;MACB/CC对Cu(Ⅱ)和Mn(Ⅱ)的吸附机理主要包括阳离子交换、表面沉淀和络合作用.总之,相对于MACB,经有机修饰的MACB/CC具有更好的吸附性能、磁稳定性和磁分离能力,是一种非常有应用前景的重金属废水吸附材料.