羟基氧化铁对镉-腐殖酸的吸附研究

doi:10.19964/j.issn.1006-4990.2022-0643

摘要/Abstract

摘要：

以硝酸铁和氢氧化钾为原料制备得到羟基氧化铁样品，考察其对Cd²⁺的吸附效果及吸附等温线与吸附动力学特性。采用XRD、SEM、BET、FT-IR、XPS对样品形貌、结构进行表征并分析其吸附机理。结果表明，实验所制得羟基氧化铁产物为α-FeOOH，在pH为5~7时对Cd²⁺有良好的吸附效果。在温度为25 ℃、吸附剂投加量为0.03 g、pH为6、背景腐殖酸（HA）质量浓度为20 mg/L、Cd²⁺初始质量浓度为20 mg/L条件下，α-FeOOH对Cd²⁺的吸附量可达20.34 mg/g，吸附过程较好地遵循了Langmuir、Freundlich等温吸附模型与准二级动力学模型。α-FeOOH表面羟基及吸附在α-FeOOH表面HA层中羧基对Cd²⁺的络合是其主要吸附机制。

关键词: 羟基氧化铁, 镉污染, 腐殖酸, 络合, 吸附

Abstract:

Iron nitrate and potassium hydroxide were used as raw materials to prepare hydroxyiron oxide samples to investigate the adsorption effect on Cd²⁺ as well as the adsorption isotherms and kinetic properties.XRD，SEM，BET，FT-IR and XPS were used to characterise the morphology and structure of the samples and to analyse the adsorption mechanism.The results showed that the experimentally produced hydroxyiron oxide product was α-FeOOH，which had good adsorption effect on Cd²⁺ at pH of 5~7.The adsorption capacity of α-FeOOH on Cd²⁺ was up to 20.34 mg/g at a temperature of 25 ℃，adsorbent dosage of 0.03 g，pH of 6，background humic acid mass concentration of 20 mg/L，and initial mass concentration of Cd²⁺ of 20 mg/L.The adsorption process followed the Langmuir and Freundlich isothermal adsorption model and quasi secondary kinetic model.The complexation of Cd²⁺ by hydroxyl groups on the surface of α-FeOOH and carboxyl groups on the surface of HA layer was its important adsorption mechanism.

Key words: hydroxy iron oxide, cadmium contamination, humic acid, complexation, adsorption

中图分类号:

X703

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图/表 11

图1

图2

图3

图4

图5

图6

图7

图8

表1

动力学模型与颗粒内膜扩散模型拟合参数

实验数值

准一级

动力学模型

准二级

动力学模型

颗粒内膜

扩散模型

q_e=

18.79 mg/g

q_e=

4.567 mg/g

q_e=

20.686 mg/g

k_di1=2.017 mg·g^-1·min^0.5

k_di2=0.388 mg·g^-1·min^0.5

k_di3=0.006 mg·g^-1·min^0.5

k₁=

0.001 mg/min

k₂=

0.007 14 mg/min

C_i1=6.652

C_i2=12.922

C_i3=18.728

R² =0.476

R² =0.999

$R 12$ =0.830

$R 22$ =0.974

$R 32$ =0.442

表1

图9

表2

参考文献 30

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温度/℃	实验数值q_e/ （mg·g^-1）	Langmuir			Freundlich
温度/℃	实验数值q_e/ （mg·g^-1）	q_m/（mg·g^-1）	k_L/（L·g^-1）	R²	k_F	n	R²
25	17.75	17.689	1.769	0.950	10.742	6.608	0.927
35	19.24	18.570	1.286	0.926	10.565	5.683	0.946
45	20.18	19.284	1.422	0.931	11.145	5.765	0.950

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