酸热活化对海泡石吸附水溶液中Cd的影响机制

为增加SP(海泡石)的比表面积并提高其对水溶液中Cd的去除效率,采用HCl对SP进行酸热活化,探索制备HHSP(酸热活化海泡石)最佳的c(HCl)、酸改性时间和热活化温度,并比较SP和HHSP对Cd的吸附动力学和等温吸附特征,通过对吸附前后的SP和HHSP进行SEM-EDS(扫描电镜)、XRD(X射线衍射)和XPS(X射线光电子能谱)分析,以阐明HHSP吸附Cd的微观反应机理.结果表明:0.9 mol L的HCl改性24 h后,500℃下热活化1 h制备的HHSP吸附性能最佳.准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型均能够很好地描述SP和HHSP对Cd的吸附特征.SP和HHSP对初始质量浓度为50 mg L的溶液中Cd的去除率在2 h内分别达73.13%和85.96%,在24 h内达到吸附平衡.HHSP的最大饱和吸附量(q max)为22.147 mg g,比SP(4.200 mg g)增加了4.23倍.酸热处理降低了SP的pH和pHpzc(零电荷点),表明在SP表面吸附活性中心增多.SEM-EDS显示,酸热活化未改变SP的纤维状结构,Cd吸附量由SP的1.57%增至HHSP的2.13%.XPS分析表明,SP和HHSP对Cd的吸附作用包括了表面羟基(—OH)络合作用以及产生CdCO 3、CdCl 2、CdO和Cd(OH)2沉淀.XRD分析表明,酸改性通过清除SP的CaCO 3成分,比表面积增加,从而增加了HHSP对Cd的吸附量.研究显示,酸热活化可增加HHSP对Cd的吸附效能,为利用HHSP有效控制稻田土壤Cd生物有效性提供了有益途径.