MCM-41介孔材料的合成条件和特性对吸附镉离子的影响

以气相氧化硅为硅源,十六烷基三甲基溴化铵(cetyl trimethyl ammonium bromide,CTAB)为模板剂,分别在碱性[氢氧化钠(NaOH),四乙基氢氧化铵,tetraethyl ammonium hydroxide,(C2H5)4NOH(TEAOH)]和酸性介质条件[盐酸(HCl)]下水热合成了MCM-41有序介孔材料MCM-41-N,MCM-41-T和MCM-41-H。用X射线衍射、氮气吸附-脱附等手段对比分析了合成的3种MCM-41介孔材料的物相、比表面积、孔径、孔体积等,发现酸性介质中合成的介孔材料的孔径最大。在此基础上,利用MCM-41介孔材料对比研究了处理含镉离子(Cd2+)废水的效果和机理,确定了不同介孔材料用量、不同初始pH值条件下MCM-41介孔材料对水中Cd2+的吸附率和吸附量。结果表明:介孔材料用量相同时,溶液pH值的增大有利于提高3种MCM-41介孔材料对水中Cd2+的处理效果。在pH值从7.0到8.0的过程中,其吸附率有1个突变,MCM-41-T的Cd2+吸附率从35.65%提高到62.15%;MCM-41-N的从38.80%提高到69.40%;MCM-41-H的从50.22%提高到73.47%。孔径最大的MCM-41-H对Cd2+的吸附效果最佳,最大吸附率为89.56%,最大吸附容量为8.57mg/g。吸附溶液pH值的大小和介孔材料的孔径尺寸是决定吸附量大小的关键因素,因此,重点应通过优化合成工艺提高介孔材料的孔径。