高分散氮化碳溶胶在重金属离子吸附去除中的应用

吸附材料在水中的分散性对于增加其与吸附质间相互作用,实现污染物的高效去除尤为重要.本文基于分子形态易于调控的石墨相氮化碳二维材料,通过简单的化学处理方法制备成高度分散于水中的溶胶吸附剂(M⁃C_(3)N_(4)⁃sol、U⁃C_(3)N_(4)⁃sol),通过透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱仪(XPS)、Zeta电位仪(Zeta Potential Analyzer)、比表面积及孔径分布仪(BET)等对其形貌、组成、结构进行了表征.结果表明,氮化碳溶胶呈现纳米级纤维状结构,在水中有着极佳的分散性.相较于原始氮化碳(g⁃C_(3)N_(4)),溶胶吸附剂对多种重金属离子的吸附去除能力得到大幅度提升,尤其是对Pb^(2+)具有较高的吸附选择性.在298 K时,对Pb^(2+)的吸附在1 min内即可达到平衡,快速吸附过程符合准二级动力学模型和Freundlich等温模型.吸附机理的研究表明,M⁃C_(3)N_(4)⁃sol对Pb^(2+)的吸附是在静电引力、离子交换、氨基的表面络合和阳离子⁃π键的协同作用下完成的.吸附金属离子后,M⁃C_(3)N_(4)⁃sol发生脱稳形成易于实现固液分离的沉淀产物,对其进行稀硝酸脱附再生,吸附容量没有明显降低,表明其良好的循环使用性能.