MgAl-LDHs-CSH对铅(Ⅱ)的吸附

MgAl-LDHs-CSH 对铅(Ⅱ)的吸附
3.1 MgAl-LDHs-CSH 用量对吸附铅(Ⅱ)的影响
准确称取0.0100、0.0200、0.0300、0.0400、0.0500、0.0600、0.0700 g MgAl-LDHs-CSH 在100 mL 浓度为300 mg/L 的Pb 2+模拟废水中常温静态吸附1h ，取滤液配置成显色溶液，测定吸光度，求出滤液中残留Pb 2+浓度，计算出材料对铅离子的吸附容量和去除率。

图3-1 MgAl-LDHs-CSH 用量对吸附铅(Ⅱ)的影响
表3-1 MgAl-LDHs-CSH 用量对吸附铅(Ⅱ)的影响
质量(g) ρ(%)
Q e (mg/g)
0.0100 0.0200 77.13 87.08 2313.87 1306.12 0.0300 94.23 942.27 0.0400 96.47 723.53 0.0500 96.51 579.08 0.0600 95.88 479.39 0.0700
96.22
412.36
由图表可知：MgAl-LDHs-CSH 吸附剂质量的增加致Pb 2+的去除率增大，MgAl-LDHs-CSH 用量决定吸附Pb 2+的总比表面积，总比表面积大则吸附位点更多。

当
m(g)
p (%)
Qe(mg/g)
MgAl-LDHs-CSH用量达到0.0400 g后吸附趋于稳定，溶液残留Pb2+量极低难以被吸附，MgAl-LDHs-CSH表面吸附位点或存在空缺，增加MgAl-LDHs-CSH用量反而致吸附容量更低。

因此，在保证Pb2+去除率的前提下选择吸附容量更大的条件：0.04 g MgAl-LDHs-CSH 最佳吸附用量进行下步实验。

3.2铅(Ⅱ)溶液初始浓度对吸附性能的影响
取不同浓度的Pb2+模拟废液：250、300、325、350、400、425、450 mg/L 100mL，加入0.0400 g MgAl-LDHs-CSH，20 ℃(实时室温)静态吸附1 h，取滤液配置成含铅显色溶液测定其吸光度，计算溶液吸附容量和去除率。

图3-2铅(Ⅱ)溶液初始浓度对吸附性能的影响
表3-2铅(Ⅱ)溶液初始浓度对吸附性能的影响
初始浓度(mg/L)ρ(%)Q e(mg/g)
25096.48602.97
30096.39722.89
32594.76769.94
35092.37808.21
40087.29872.91
42586.04914.13
45085.57962.67
由图表知：Pb2+浓度的增加，去除率减小，吸附容量增大。

Pb2+浓度越高MgAl-LDHs-CSH 的吸附位点更容易与Pb2+结合。

当Pb2+浓度高于300mg/L时，MgAl-LDHs-CSH的吸附位点接近占满或占满，此时MgAl-LDHs-CSH近似饱和吸附，溶液残余Pb2+浓度增大导致去除率降低。

在保证Pb2+去除率的前提下选取吸附容量较大的条件：300 mg/L Pb2+为最佳吸附浓度进行下步实验。

3.3 pH对MgAl-LDHs-CSH吸附铅(Ⅱ)的影响
取9个250 mL锥形瓶，加入100 mL 300 mg/L的Pb2+溶液，0.04g吸附剂。

再用2 mol/L HCl和2 mol/L NaOH调节pH为8、7、6.4(溶液本身)、6、5、4、3、2、1(当pH为7~8范围时，离子将以Pb(OH)2的方式沉淀下来)，常温静态吸附1 h，取滤液测吸光度计算吸附容
量和去除率。

图3-3 pH对吸附性能的影响
表3-3 pH对吸附性能的影响
pH ρ(%)Q e(mg/g)
1 82.42618.14
2 82.59619.41
3 81.49611.16
4 79.92599.42
5 81.95614.65
6 95.50716.23
6.4 96.81726.07
7 97.23729.24
8 97.15728.61
由图表可知：当pH=1~5时，材料因为酸性过强可能有部分溶解现象，同时溶液中有大量H+与铅离子竞争活性位点，因此去除率和吸附容量都较低，分别约在81 %和600 mg/g；pH=6~7时，溶液中虽还存在少量酸根离子和铅离子有吸附竞争错误!未找到引用源。

，但主要表面在铅离子和材料表面活性稳点的吸附，因此此范围的去除率和吸附容量增大，大致为97 %和720 mg/g。

pH=7~8时虽然去除率高，但产生Pb(OH)2沉淀，无法判断是否吸附。

后续最佳吸附pH选择6.4(本身)。

3.4时间对MgAl-LDHs-CSH吸附铅(Ⅱ)的影响
7份0.0400 gMgAl-LDHs-CSH加300 mg/L的Pb2+模拟废水100 mL。

室温，pH=6.4条件静态吸附5 min、10 min、20 min、30 min、40 min、50 min、60 min。

取滤液测定吸光度算出吸附容量和去除率。

由图知：MgAl-LDHs-CSH吸附Pb2+时间增加，去除率增大。

吸附情况有三种：20 min 内MgAl-LDHs-CSH和Pb2+结合较快，此时MgAl-LDHs-CSH大量吸附位点未被占据，溶液Pb2+浓度较高。

当吸附时间20~40 min时，MgAl-LDHs-CSH剩余吸附位点减少，同时大部分Pb2+已和吸附位点结合致Pb2+浓度较低，吸附速率放缓。

40 min后MgAl-LDHs-CSH的吸附位点接近占满，溶液残余Pb2+浓度极低，吸附近似达到平衡，去除率变化不大。

在保证Pb2+去除率的前提下选取时间较短条件：40 min为最佳吸附时间进行下步实验。

图3-4时间对吸附性能的影响
3.5温度对MgAl-LDHs-CSH 吸附铅(Ⅱ)的影响
考虑废水环境一般为常温，本文仅探究313 K 、303 K 和293 K 温度。

称取7份0.0400g 的MgAl-LDHs-CSH 于7个250 mL 锥形瓶中，加入不同浓度的Pb 2+模拟废水100 mL 。

pH=6.4下，置于293 K (303 K 、313 K)环境静态吸附40 min 。

取滤液测吸光度计算吸附容量和去除率。

t(min)
p (%)
Qe(mg/g)
图3-5温度对吸附性能的影响
从图中看出，313 K 和303 K 在Pb 2+ 350 mg/L 浓度前差距不明显，在Pb 2+ 350 mg/L 浓
度开始出现明显区别，313 K 去除率优于其他温度，反应为吸热反应。

结果：温度为313K ，材料对离子的吸附效果最佳。

常规污染环境在293 K~303 K 间，加热污水不符现实。

实际应用时吸附剂用量需适当增大，这样也能达到一定的效果。

3.6小结
实验探究了MgAl-LDHs-CSH 对Pb 2+的吸附效果，吸附用量0.0400 g 、pH=6.4(本身)、300 mg/L Pb 2+、反应温度313K 、反应40min ，MgAl-LDHs-CSH 对Pb 2+的吸附效果最好。

表3-4本条件下MgAl-LDHs-CSH 和硬硅钙石的对比
对比，改性后在吸附容量相近的情况下，去除率有较大提升。

材料 ρ(%) Q e (mg/g) MgAl -LDHs -CSH
硬硅钙石
97.007 89.887
727.551 674.150。