功能化枝狀復(fù)合吸附材料的制備及吸附Cr(Ⅵ)的性能

史 航，李 兵，郭建忠

（1.浙江農(nóng)林大學(xué) 化學(xué)與材料工程學(xué)院，浙江 杭州 311300；2.浙江農(nóng)林大學(xué) 浙江省林業(yè)生物質(zhì)化學(xué)利用重點實驗室，浙江 杭州 311300）

隨著電鍍、制革、冶金、染料等工業(yè)的不斷發(fā)展，重金屬對水體污染已嚴重破壞了生態(tài)平衡[1]。中國長江三峽水庫區(qū)段沉積物中重金屬元素含量受上游泥沙及沿江城市和工廠廢水、廢氣和固體廢棄物排放影響，已嚴重超標[2]。因此，如何將排放廢水中重金屬含量有效降低至排放標準以下，是當前水處理領(lǐng)域需要迫切解決的問題之一。吸附法作為一種有效去除廢水中污染物的方法，因其低成本、實用、高效和環(huán)境友好性，得到了廣泛應(yīng)用。介孔二氧化硅(如：MCM-41、SBA-15和MCM-48)等材料因其具有均勻的孔結(jié)構(gòu)、孔容、熱穩(wěn)定性等優(yōu)良特性，常被選作吸附材料而被廣泛應(yīng)用[3-4]，但因其表面吸附官能團的數(shù)量及類型單一，限制了其在低濃度污水處理中的應(yīng)用。樹枝狀大分子是一類具有高度支化結(jié)構(gòu)的分子，具有大量的末端基團，且可形成籠狀結(jié)構(gòu)，可與重金屬離子配位形成穩(wěn)定的螯合物，有利于重金屬的吸附，且毒性低，安全可靠[5]，所以，在介孔二氧化硅上合成樹枝狀化合物成為一種有效的研究方向。DIALLO等[6]研究了在有序介孔分子篩(SBA)上合成PAMAM樹枝狀化合物，并應(yīng)用于重金屬離子處理，取得較好吸附效果，因其特殊結(jié)構(gòu)被廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)藥、電子傳感器、廢水處理等領(lǐng)域[7-9]。SUN等[10]報道了在硅膠表面合成低代的枝狀化合物(G1)，并研究了其對二價汞離子[Hg(Ⅱ)]的吸附性能，吸附容量達260 mg·g-1，表現(xiàn)出良好的吸附性能。BARAKAT等[11]研究了在二氧化鈦表面合成枝狀化合物并應(yīng)用于水溶液中Pb2+的吸附及動力學(xué)，認為PAMAM枝狀化合物是一種非常有前景的吸附劑。本研究將SBA-15接枝改性合成樹枝狀大分子，引入氨基，并用巰基乙酸改性嫁接巰基，成功合成了功能化枝狀復(fù)合吸附材料(SBA-15-G3-SH)，并通過傅里葉變換紅外光譜(FTIR)、X射線衍射(XRD)、Zeta電位分析和氮氣吸附-脫附等溫線(BET)等方法對合成材料的結(jié)構(gòu)和物理化學(xué)性質(zhì)進行了表征；研究了SBA-15-G3-SH吸附劑對鉻離子[Cr(Ⅵ)]的吸附及環(huán)境因素(如pH、吸附時間、濃度等)對吸附性能的影響，對吸附等溫線、動力學(xué)、熱力學(xué)等進行了研究，以期為有效去除水中重金屬污染物提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實驗材料和儀器

SBA-15介孔分子篩(購于上海卓悅化工科技有限公司，孔容1.178 cm3·g-1，BET比表面積≥600 m2·g-1，孔徑7～9 nm)；甲苯、氨丙基三乙氧基硅烷、甲醇、丙烯酸甲酯、巰基乙酸、重鉻酸鉀、乙二胺四乙酸二鈉鹽等均為分析純。722型紫外可見分光光度計(上海精密科學(xué)儀器有限公司)，ZJSHA-BA水浴恒溫振蕩器(常州中捷試驗儀器制造有限公司)，PHS-2F型酸度計(上海儀電科學(xué)儀器股份有限公司)。

1.2 枝狀復(fù)合功能吸附劑 (SBA-15-G3-SH)的制備

將10 g SBA-15介孔分子篩和300 mL甲苯溶劑加入燒杯，水浴攪拌30 min后放入500 mL圓底燒瓶中；將溶有3 g氨丙基三乙氧基硅烷的甲醇溶液20 mL緩慢滴入上述溶液中，80 ℃反應(yīng)；6 h后，將經(jīng)過改性后的SBA-15-G0加入到60 mL丙烯酸甲酯和300 mL甲醇溶劑中，于25 ℃反應(yīng)24 h得到產(chǎn)物SBA-15-G0.5，經(jīng)抽濾，用甲醇溶液洗滌，干燥過夜。再將SBA-15-G0.5與150 mL乙二胺，25 ℃在200 mL甲醇溶劑中反應(yīng)24 h，抽濾，用甲醇溶液洗滌，干燥過夜，產(chǎn)物記為SBA-15-G1(1代)。重復(fù)進行上述步驟可得 SBA-15-G2(2代)、SBA-15-G3(3代)。將 50 mL巰基乙酸改性劑與 5 g的SBA-15-G3放入 300 mL乙醇水溶液(體積比為1∶1)中，室溫磁力攪拌48 h。反應(yīng)后的混合物經(jīng)過濾后，分別用乙醇和去離子水洗滌3次，在室溫下自然干燥后備用，產(chǎn)品記為SBA-15-G3-SH。

1.3 吸附實驗

用去離子水配置質(zhì)量濃度為1 000 mg·L-1的Cr(Ⅵ)溶液，實驗時再稀釋至所需質(zhì)量濃度。典型的SBA-15-G3-SH 對Cr(Ⅵ)溶液吸附實驗：取 50 mL 質(zhì)量濃度為 200 mg·L-1的 Cr(Ⅵ)溶液于 250 mL的錐形瓶中，用5 mol·L-1的硫酸調(diào)節(jié)Cr(Ⅵ)溶液至一定的pH，加入100 mg制備的SBA-15-G3-SH吸附劑，在水浴振蕩器中振蕩吸附反應(yīng)一定時間，然后用0.22 μm的濾膜過濾，濾液用紫外可見分光光度計在540 nm處測定Cr(Ⅵ)的吸光度，計算出其質(zhì)量濃度、吸附量和去除率。

SBA-5-G3-SH吸附劑對Cr(Ⅵ)的吸附效果用吸附量(qe)和去除率(E)來表示。其計算公式分別如式(1)和式 (2)所示[12]。

式(1)和式(2)中：qe為在平衡時的吸附量(mg·g-1)；c0和ce分別為初始和平衡時的Cr(Ⅵ)質(zhì)量濃度(mg·L-1)；ct為在吸附時間t時Cr(Ⅵ)的質(zhì)量濃度(mg·L-1)；V為Cr(Ⅵ)溶液的體積(L)；m為吸附劑的質(zhì)量(g)；E為Cr(Ⅵ)的去除效率(%)。

離子強度的影響實驗在Cr(Ⅵ)離子質(zhì)量濃度為 200 mg·L-1，溫度為 298 K，硫酸鈉濃度為 0.02～0.10 mol·L-1的條件下進行。

1.4 吸附動力學(xué)和熱力學(xué)實驗

吸附動力學(xué)實驗：取100 mL初始質(zhì)量濃度為200 mg·L-1的重鉻酸鉀溶液，加入100 mg的SBA-15-G3-SH吸附劑，設(shè)置一系列反應(yīng)時間梯度(5～1 800 min)，測量吸附后的Cr(Ⅵ)質(zhì)量濃度。分別用準一級和準二級吸附動力學(xué)模型分析吸附過程并計算吸附速率。準一級和準二級吸附動力學(xué)模型如式(3)和式(4)所示。

式(3)和式(4)中：qt表示t時刻吸附量(mg·g-1)；t表示反應(yīng)時間(min)；qe表示平衡吸附量(mg·g-1)；k1和k2分別表示準一級和準二級動力學(xué)方程反應(yīng)速率常數(shù)，單位分別為min-1和g·mg-1·min-1。吸附等溫線實驗：分別取一系列質(zhì)量濃度梯度(250～500 mg·L-1)的Cr(Ⅵ)溶液50 mL，加入SBA-15-G3-SH吸附劑100 mg，吸附時間為1 800 min。采用Langmuir和Freundlich方程分別對吸附等溫線進行擬合。Langmuir和Freundlich方程分別見式(5)和式(6)所示。

式(5)和式(6)中：ce表示吸附平衡時Cr(Ⅵ)的質(zhì)量濃度(mg·L-1)；qm表示Langmuir最大吸附量(mg·g-1)；KL為Langmuir吸附常數(shù)(L·mg-1)；KF為Freundlich吸附常數(shù)，n是與溫度、體系有關(guān)的常數(shù)。

吸附熱力學(xué)：為了研究溫度對SBA-15-G3-SH上吸附Cr(Ⅵ)的影響，通過式(7)和式(8)計算不同溫度下的焓變 (ΔHθ)、熵變 (ΔSθ) 和吉布斯自由能變 (ΔGθ)值。

式 (7)和式 (8)中：R表示熱力學(xué)常數(shù) (8.314 J·mol-1·K-1)；T表示熱力學(xué)溫度 (K)；ΔSθ(J·mol-1·K-1)和 ΔHθ(kJ·mol-1)分別從lnKL的截距和斜率計算得到；ΔGθ(kJ·mol-1)根據(jù)式(7)計算得到。

1.5 性能表征

場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM)和能量色散X-射線光譜(EDS)表征：采用德國Carl Zeiss公司生產(chǎn)的GeminiSEM 300型場發(fā)射掃描電子顯微鏡進行。樣品經(jīng)噴金處理。紅外表征：取1～2 mg樣品在瑪瑙研缽中研磨成細粉末與干燥的溴化鉀混合均勻，裝入模具內(nèi)，在壓片機上壓制成片測試。采用Nicolet 6700傅里葉變換紅外光譜儀對催化劑樣品進行表征，掃描范圍為 400～4 000 cm-1，掃描100次。粉末X射線衍射儀分析：實驗在XRD-6000型粉末X射線衍射儀上進行，掃描電壓為 40.0 kV，掃描電流為30.0 mA，銅靶，2θ為 10°～50°，掃描速率為2°·min-1。BET 表征：采用美國康塔儀器公司生產(chǎn)的Novae孔徑測試儀測定催化劑的比表面積、孔徑分布等，以氬氣(Ar)為工作氣體，高純氦(He)為吸附氣體。催化劑質(zhì)量為 0.1～0.2 g，從室溫以 10 ℃·min-1升溫到 200 ℃，脫氣 180 min，在液氮 (-196 ℃)溫度下進行比表面積及孔結(jié)構(gòu)等測試。

2 結(jié)果與討論

2.1 表征分析

2.1.1 FESEM和EDS表征 圖1A清晰的顯示了SBA-15的結(jié)構(gòu)和形貌。與圖1A相比，經(jīng)接枝改性后的樣品(圖1B)中可以觀察到在SBA-15-G3-SH表面有一些小的顆粒物。從圖2可看出：硫和氮元素是均勻分布在SBA-15-G3-SH上?？赏茢?，接枝改性基團不僅接枝在SBA-15的表面，同時也接枝在孔道內(nèi)部。SBA-15樣品中主要含有碳(C)、氧(O)、硅(Si)等元素，其摩爾分數(shù)分別為 9.35%、64.50%和26.15%；而SBA-15-G3-SH吸附劑中的主要元素為碳、氮、氧、硅、硫(S)等，其摩爾分數(shù)分別為38.62%、9.21%、35.04%、15.10%和2.03%。結(jié)果表明：在SBA-15上成功地嫁接上了—NH2和—SH基團。

圖1 SBA-15 (A)和 SBA-15-G3-SH (B)樣品的FESEM圖Figure 1 FESEM images of SBA-15 (A) and SBA-15-G3-SH (B)

圖2 SBA-15(A)和 SBA-15-G3-SH(B)的 EDS 圖Figure 2 EDS spectra of SBA-15(A) and SBA-15-G3-SH(B)

2.1.2 BET 表征 對改性前 SBA-15 和改性后的 SBA-15-G3-SH 進行了 BET 分析。SBA-15 的比表面積為 668.04 m2·g-1，孔徑為 6.75 nm，孔容為 1.42 cm3·g-1；SBA-15-G3-SH 的比表面積降低為 109.29 m2·g-1，孔徑為 3.82 nm，孔容為 0.15 cm3·g-1。

在介孔材料SBA-15上嫁接PAMAM樹狀大分子官能化和巰基基團導(dǎo)致比表面積、孔容和孔徑減小，在接枝過程中，多孔材料的結(jié)構(gòu)性能降低[13-14]。在圖3可以看出：樣品呈現(xiàn)典型的Langmuir Ⅳ型吸附/脫附等溫曲線，同時還出現(xiàn)H1型遲滯環(huán)(圖3)，并且具有明顯的毛細孔凝聚，說明該樣品為典型的二維六方結(jié)構(gòu)，并且該方法制備出的吸附劑的介孔結(jié)構(gòu)均很發(fā)達。改性前后吸附劑均存在滯后環(huán)，說明改性后吸附劑的孔道結(jié)構(gòu)完好[15]。

圖3 SBA-15 和 SBA-15-G3-SH 的氮氣吸附/脫附等溫線Figure 3 N2 adsorption/desorption isotherms of SBA-15 and SBA-15-G3-SH

2.1.3 FTIR分析從圖4可以看出：在 804 cm-1處強的吸收峰歸屬于Si—O—Si的SiO4對稱伸縮振動吸收峰，1 087 cm-1則歸屬于 Si—O—Si反對稱振動吸收峰；966 cm-1的吸收峰歸屬于Si—OH的彎曲振動吸收峰；在 465 cm-1處的峰是 Si—O—Si鍵振動吸收峰；在3 082 cm-1處的峰是由于不對稱的—NH2伸縮振動所致；在2 923～2 958 cm-1處，可觀察到SBA-15-G3-SH樹狀大分子中—CH伸縮振動[16-17]；圖4 A與圖4B相比，SBA-15-G3-SH可以明顯看到嫁接了巰基后在2 500～2 600 cm-1處有較大的峰值，對應(yīng)的是CH2—SH的伸縮振動峰。由此可見，氨基和巰基官能團成功嫁接到SBA-15介孔材料上。

圖4 SBA-15 (A)和 SBA-15-G3-SH (B)的紅外光譜圖Figure 4 Infrared spectra of SBA-15 (A) and SBA-15-G3-SH (B)

2.1.4 XRD分析 從圖5可以看出：改性后的SBA-15-G3-SH衍射峰的強度有一定程度的減弱，但2個樣品的衍射峰位置基本一致，說明SBA-15經(jīng)過改性后與之前有相似的晶體結(jié)構(gòu)，并且六方晶系的(100)、(110)和(200)晶面特征衍射峰強度均出現(xiàn)較大程度的減弱，這可能是由于接枝有機官能團之后，雖然介孔材料的孔道結(jié)構(gòu)特征沒出現(xiàn)明顯的變化，孔道組成成分變得更加豐富，從而導(dǎo)致其有序性下降[18]。分析發(fā)現(xiàn)：SBA-15-G3-SH的衍射峰強度明顯比SBA-15要低。有研究表明：氨改性和樹狀大分子嫁接巰基不影響SBA-15的結(jié)構(gòu)阻隔性[19]，且經(jīng)過改性后表面成功接上了游離氨基和巰基。

圖5 SBA-15-G3 和 SBA-15-G3-SH 的 X 射線衍射譜圖Figure 5 X-ray diffraction spectra of SBA-15 and SBA-15-G3-SH

2.1.5 Zeta電位分析 由圖6可知：在酸性條件下，SBA-15-G3-SH 表面大量的伯胺和次氨基團與氫離子(H+)相互作用，易形成陽離子基；在pH較高時SBA-15-G3-SH的電荷較低。這是因為巰基基團在嫁接過程中失去了部分氨基，導(dǎo)致降低較明顯。SBA-15-G3-SH吸附劑的Zeta電位隨pH增加而降低。當pH＞5時，Cr(Ⅵ)主要以形式存在；而當 pH＜2時，增加的 H+與相結(jié)合，Cr(Ⅵ)主要以的形式存在，影響了SBA-15-G3-SH還原；當pH為2～5時，Cr(Ⅵ)主要以形式存在，可較好地與巰基發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)。結(jié)合Zeta電位數(shù)據(jù)可以看出：將pH調(diào)至2～3可以使Cr(Ⅵ)被更好的吸附。

圖6 SBA-15-G3-SH 樣品在不同 pH下的 Zeta電位測定Figure 6 Zeta potential measurement of SBA-15-G3-SH at different pH values

2.2 環(huán)境條件對吸附性能的影響

2.2.1 不同pH的影響 pH是吸附材料吸附效果的一個重要影響因素，因為其不僅會使吸附材料表面的荷電狀態(tài)發(fā)生改變，甚至還會改變金屬離子的存在狀態(tài)[20]。從圖7可看出：當Cr(Ⅵ)溶液的pH＜2.3時，SBA-15-G3-SH對Cr(Ⅵ)吸附量隨pH增大而增大，這是因為該pH下 Cr(Ⅵ)以的形式存在，溶液中H+會與Cr(Ⅵ)發(fā)生競爭吸附，提高溶液pH，溶液中H+濃度下降，Cr(Ⅵ)與巰基有更多的接觸機會，有利于Cr(Ⅵ)的吸附。然而，隨著溶液pH繼續(xù)增大，Cr(Ⅵ)存在形式變?yōu)樵撾x子空間結(jié)構(gòu)較大，不易進入孔道，減少了與巰基的接觸。SBA-15-G3-SH對Cr(Ⅵ)的吸附主要是通過表面的巰基與Cr(Ⅵ)生成穩(wěn)定的螯合物，所以隨著與巰基接觸的Cr(Ⅵ)的減少，吸附率也逐漸降低。因此SBA-15-G3-SH對Cr(Ⅵ)的較佳吸附pH為2.3。

圖7 pH 值對 SBA-15-G3-SH 吸附 Cr(Ⅵ)的影響Figure 7 Effect of pH on Cr(Ⅵ) adsorption capacity of SBA-15-G3-SH

2.2.2 Cr(Ⅵ)初始質(zhì)量濃度對吸附量的影響 在 25 ℃ 下， Cr(Ⅵ)溶液的 pH 為 2.3，吸附劑 SBA-15-G3-SH用量為0.1 g條件下，通過改變Cr(Ⅵ)溶液的質(zhì)量濃度，研究初始質(zhì)量濃度對吸附性能的影響。由圖8可以看出：隨著Cr(Ⅵ)初始質(zhì)量濃度的增大，平衡吸附量呈增大趨勢。這可能是由于隨著Cr(Ⅵ)的初始質(zhì)量濃度的增加，吸附劑上的吸附官能團(如巰基)與Cr(Ⅵ)接觸機會更多，更有利于吸附的進行。當 Cr(Ⅵ)質(zhì)量濃度為 500 mg·L-1時，吸附量達到最大 (190.05 mg·g-1)。

圖8 Cr(Ⅵ)初始質(zhì)量濃度對吸附的影響Figure 8 Effect of initial concentration of Cr(Ⅵ) adsorption

2.3 吸附動力學(xué)

從圖9可以看出：SBA-15-G3-SH對Cr(Ⅵ)的吸附可分為2個階段，開始階段(＜60 min)吸附速率非常快，第2個階段吸附速率逐漸變慢，并逐漸達到吸附平衡。這是因為初始階段吸附劑表面有大量的活性位點，Cr(Ⅵ)易被吸附。隨著吸附時間的增加，吸附劑表面活性位點減少，吸附變慢。

圖9 不同溫度 25、35、45 ℃ 條件下 Cr(Ⅵ)吸附量與接觸時間的關(guān)系Figure 9 Effect of Cr(Ⅵ) adsorption vs contact time at various temperatures of 25, 35 and 45 ℃

對吸附數(shù)據(jù)進行吸附動力學(xué)擬合，擬合參數(shù)如表1所示。對比擬合曲線可知：SBA-15-G3-SH的吸附更符合準二級吸附動力學(xué)模型(R2＞0.998 0)。

表1 吸附動力學(xué)模型的擬合參數(shù)Table 1 Fitting parameters of the adsorption kinetics models

2.4 吸附等溫線

從表2可知：隨著平衡質(zhì)量濃度的增加，SBA-15-G3-SH 對Cr(Ⅵ)的平衡吸附量也呈現(xiàn)增加趨勢，并且在質(zhì)量濃度較低時增加迅速，達到一定質(zhì)量濃度后增加趨勢變緩，符合典型的Langmuir吸附模型規(guī)律。SBA-15-G3-SH對Cr(Ⅵ)的吸附更符合Langmuir吸附等溫線方程(R2=0.993 8)，線性關(guān)系很好，吸附過程為化學(xué)單層吸附，因此當Cr(Ⅵ)質(zhì)量濃度較高時，與巰基結(jié)合的量也越多。隨著Cr(Ⅵ)初始質(zhì)量濃度增大吸附量逐漸增大，當巰基完全與Cr(Ⅵ)結(jié)合后，吸附量達到飽和。

表2 吸附等溫線模型的擬合參數(shù)Table 2 Fitting parameters of the adsorption isotherm models

2.5 吸附熱力學(xué)

ΔGθ、ΔHθ和ΔSθ根據(jù)式(7)和式(8)計算得到(表3)。從表3可看出：在298、308和318 K時，ΔGθ分別為-12.99、-13.40 和-13.77 kJ·mol-1。ΔGθ均為負值，表明SBA-15-G3-SH對Cr(Ⅵ)吸附在熱力學(xué)上是一個自發(fā)過程，尤其是在高溫條件下。這些結(jié)果表明：高溫可能更有利于Cr(Ⅵ)吸附過程。此外，ΔHθ為-1.334 kJ·mol-1，說明 SBA-15-G3-SH 對 Cr(Ⅵ)的吸附是放熱反應(yīng)；ΔSθ為 39.10 J·mol-1·K-1，表明隨著吸附過程的進行，固-液界面的自由度增大，體系混亂度增大[21]。

表3 SBA-15-G3-SH 吸附 Cr(Ⅵ)的熱力學(xué)參數(shù)Table 3 Thermodynamic parameters of Cr(Ⅵ) adsorption onto SBA-15-G3-SH

2.6 離子強度對 SBA-15-G3-SH 吸附性能的影響

為了進一步研究溶液中干擾離子對SBA-15-G3-SH吸附Cr(Ⅵ)過程的影響，并探討吸附過程中是否存在靜電相互作用，在Cr(Ⅵ)溶液中加入一定量的硫酸鈉來而考察對Cr(Ⅵ)的吸附的影響。從圖10可以看出：隨著溶液中硫酸鈉濃度逐漸升高0～0.10 mol·L-1，SBA-15-G3-SH對Cr(Ⅵ)的吸附量明顯地降低，從163.92 mg·g-1降低到122.89 mg·g-1。離子強度的增加導(dǎo)致吸附劑對Cr(Ⅵ)的吸附量減少，這可能是由于吸附劑表面與溶液中離子間的靜電相互作用導(dǎo)致的。溶液中引入的可能與Cr(Ⅵ)相互競爭SBA-15-G3-SH的活性中心，從而一定程度上抑制了SBA-15-G3-SH對Cr(Ⅵ)的吸附。

圖10 離子濃度對 Cr(Ⅵ)吸附的影響Figure 10 Effect of ionic strength on Cr(Ⅵ) adsorption onto SBA-15-G3-SH

2.7 吸附機理

吸附動力學(xué)符合準二級動力學(xué)曲線說明：SBA-15-G3-SH對Cr(Ⅵ)的吸附能力與吸附劑上的吸附點位有關(guān)，占據(jù)主導(dǎo)地位的是化學(xué)吸附而非物理吸附，主要通過巰基、氨基與金屬離子的絡(luò)合和靜電吸附進行。從等溫線更符合Langmuir曲線可得出：吸附過程為化學(xué)單層吸附，固體表面是均勻的，即表面上所有部位的吸附能力都相同，被吸附在固體表面上的分子相互之間無作用力。FESEM、EDS、FTIR、XRD的表征結(jié)果表明：SBA-15-G3-SH上成功地嫁接了—NH2和—SH官能團，并且這些基團的存在有利于重金屬Cr(Ⅵ)的吸附。SBA-15-G3-SH對Cr(Ⅵ)具有優(yōu)異的吸附能力歸因于其嫁接的巰基與重金屬離子間的絡(luò)合作用，吸附的主要作用是SBA-15-G3-SH表面的—SH基團與重金屬離子的表面絡(luò)合作用，導(dǎo)致形成穩(wěn)定的化合物，從而達到吸附并去除重金屬離子的目的。離子濃度對吸附性能影響的實驗表明：吸附劑表面與溶液中Cr(Ⅵ)金屬離子之間可能還存在一定的靜電相互作用，也有利于Cr(Ⅵ)的吸附。

3 結(jié)論

本研究通過對介孔材料SBA-15的改性，成功地合成了具有樹狀大分子結(jié)構(gòu)和巰基基團的復(fù)合吸附劑SBA-15-G3-SH。結(jié)果表明：合成的SBA-15-G3-SH中—NH2和—SH官能團被成功地嫁接在SBA-15中，且吸附劑對Cr(Ⅵ)具有較強的吸附能力，最大吸附量達192.31 mg·g-1。吸附效果隨著溫度升高而降低，吸附等溫線和吸附動力學(xué)分別符合Langmuir方程和準二級動力學(xué)方程。熱力學(xué)參數(shù)表明：SBA-15-G3-SH對Cr(Ⅵ)的吸附過程是自發(fā)的和吸熱的。FESEM、EDS、FTIR、XRD的表征結(jié)果表明：SBA-15-G3-SH上成功地嫁接了—NH2和—SH官能團，并且這些基團的存在有利于吸附重金屬Cr(Ⅵ)。吸附的主要作用為SBA-15-G3-SH表面的—SH基團的表面絡(luò)合作用以及金屬離子的靜電吸引，形成穩(wěn)定的化合物。循環(huán)重復(fù)性實驗結(jié)果表明：枝狀復(fù)合吸附劑SBA-15-G3-SH能重復(fù)利用且具有較好的吸附性能，具有高效、經(jīng)濟、環(huán)保等優(yōu)良特性，是處理含重金屬廢水很有前景的一種吸附劑。