多胺螯合纳米纤维高效去除Pb(Ⅱ)的特性与机制

摘要

优选二乙烯三胺(DETA)作为胺化试剂对聚丙烯腈(PAN)纳米纤维进行改性,制备多胺纳米纤维吸附剂D-PAN,探究对Pb(Ⅱ)的吸附特性与机制。对D-PAN进行SEM、BET、FTIR和XPS表征,并通过试验研究溶液初始pH值、接触时间、温度、无机盐等因素对D-PAN吸附过程的影响。结果表明:多胺基团被成功引入D-PAN的三维网络中,多孔道结构有利于改善D-PAN对Pb(Ⅱ)的吸附性能。pH值为5.0时,D-PAN对Pb(Ⅱ)的静态吸附性能最优,由Langmuir模型拟合获得的最大吸附容量高达1.73 mmol/g,准一级动力学速率常数高达0.06 min-1。含盐体系中D-PAN对Pb(Ⅱ)的吸附量可提高近1倍,“盐促”效应显著。结合XPS和DFT结果分析,多胺基团中N原子可与Pb(Ⅱ)形成双齿和三齿螯合物。多次再生利用性能显示,D-PAN结构性能具有优良的稳定性。D-PAN具有吸附快、容量大、易再生等优点,具有广阔应用前景。