改性蛇纹石对Pb2+的吸附机理及吸附条件优化

• 作者: 徐鹏超 可传豪 吴岩 刘智 杜立宇 杨玉红
• 来源期刊: 农业环境科学学报
• 学科: 地球科学
• 关键词: 高温改性蛇纹石 铅 吸附机理 解吸 Box-Behnken响应面法
• 年，卷（期）: 2023,（9）
• 所属期刊栏目: 水体环境
• 页码范围: 2043-2054
• 页数: 11页
• 分类号: X703
• 语种: 中文
• DOI: 10.11654/jaes.2022-0091

摘要

为提升蛇纹石对污染物Pb2+的去除效果，实现废水中Pb2+的高效去除，本研究将天然蛇纹石矿物高温改性，探究改性后蛇纹石对Pb2+的吸附机理、解吸情况及蛇纹石用量、溶液的初始pH、蛇纹石粒径大小和吸附时间对吸附量和Pb2+去除率的影响，并通过Box-Behnken响应面法优化改性蛇纹石吸附Pb2+的实验条件。结果表明：改性蛇纹石吸附性能明显提升，理论最大饱和吸附容量更高，二者吸附过程均更符合Freundlich等温吸附模型和准二级动力学模型，且吸附过程为自发吸热进行的。改性蛇纹石吸附Pb2+的机理主要为蛇纹石裂解产生的Mg2+与溶液中溶解的CO2结合形成MgCO3，MgCO3与溶液中的Pb2+发生溶积置换生成PbCO3沉淀；Pb2+与改性后蛇纹石表面形成的高能键结合，以Pb（NO3）2·Si-O、PbO·O-Si-O配合物的形式吸附在蛇纹石表面。改性蛇纹石在溶液中Pb2+的解吸量及解吸率均较低，改性蛇纹石对Pb2+的吸附情况较为稳定，Pb2+不易被解吸出来。改性蛇纹石对溶液中Pb2+最佳吸附条件为固液比为1∶200（m∶V），pH=5.5，粒径为140目，吸附时间为36 h，此时吸附量及Pb2+去除率分别为15.26 mg·g-1、79.89%。研究表明，改性蛇纹石对Pb2+吸附性能明显提升，具有较高吸附容量且吸附较为稳定不易解吸，对去除废水中Pb2+具有潜在应用价值。