【摘 要】
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随着现代工业进程不断的发展,大量含有铅离子（II）的废水排放到环境中,不仅影响了水中动植物的生存环境,而且威胁着人类的健康,造成极大危害。吸附法因为成本相对较低,操作简单,是处理水中重金属离子的常用方法。MCM-41分子筛是一种介孔二氧化硅材料,具有比表面积大,孔道结构规则,优良的化学稳定性及热稳定性等优点。因此,MCM-41介孔分子筛可以作为吸附水中Pb2+的吸附剂,但是纯硅MCM-41对水中的
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随着现代工业进程不断的发展,大量含有铅离子（II）的废水排放到环境中,不仅影响了水中动植物的生存环境,而且威胁着人类的健康,造成极大危害。吸附法因为成本相对较低,操作简单,是处理水中重金属离子的常用方法。MCM-41分子筛是一种介孔二氧化硅材料,具有比表面积大,孔道结构规则,优良的化学稳定性及热稳定性等优点。因此,MCM-41介孔分子筛可以作为吸附水中Pb2+的吸附剂,但是纯硅MCM-41对水中的Pb2+吸附能力较弱。通过对MCM-41表面进行修饰可以提高MCM-41介孔分子筛吸附Pb2+的性能,已成为研究热点。本论文通过溶胶-凝胶法制备MCM-41介孔分子筛,然后通过后嫁接处理法,制备出（3-氨基丙基）三甲氧基硅烷（APTMS）功能化的MCM-41介孔分子筛（N-MCM-41）,并以此为基础,通过席夫碱反应将邻羟基苯甲醛枝接到表面带有-NH2的MCM-41介孔分子筛（N-MCM-41）上,得到邻羟基苯甲醛功能化修饰的MCM-41介孔分子筛（F-MCM-41）。通过SEM、TEM、XRD、FT-IR、TGA、XPS和N2吸脱附等表征手段对修饰前后的MCM-41介孔分子筛进行表征。研究了不同初始浓度、吸附时间、吸附温度、p H值等条件,对修饰前后的MCM-41介孔分子筛对Pb2+吸附性能的考察,并且分析了吸附过程中的吸附动力学与吸附热力学,建立了相应的吸附模型。通过XPS表征手段确定了F-MCM-41介孔分子筛对Pb2+的吸附机理。将F-MCM-41进行吸附柱连续吸附实验,研究了不同床层高度,流速和初始浓度下的突破曲线,并进行相关模型拟合。结果表明:（1）MCM-41介孔分子筛经过APTMS与邻羟基苯甲醛的修饰后,其表面形貌和结构没有明显变化,但是比表面积与孔径相应的减小。吸附实验表明,与MCM-41吸附性能相比,经过修饰的MCM-41介孔分子筛对Pb2+吸附能力明显提高,N-MCM-41和F-MCM-41对Pb2+的吸附量分别达到71.3 mg/g和115.8 mg/g。（2）通过等温线模型模拟,Langmuir模型可以描述N-MCM-41与F-MCM-41对Pb2+吸附的特征。经过吸附动力学分析,N-MCM-41与F-MCM-41吸附过程都符合伪二阶动力学方程,属于化学吸附,对于Pb2+吸附过程主要通过MCM-41表面官能团的螯合作用。经过热力学分析,N-MCM-41和F-MCM-41对Pb2+的吸附是一个可以自发的过程。（3）将F-MCM-41对Pb2+进行吸附柱实验,考察不同的床层高度、初始浓度和流速对其的影响,并利用Adam-Bohart、Yoon-Nelson和Thomas模型对吸附数据进行拟合。上述结果充分说明了F-MCM-41在去除水溶液中Pb2+方面具有一定的应用价值。
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