氧化硅、氧化鋁、氧化鐵復(fù)合微界面絡(luò)合行為研究.pdf

1、自從上世紀(jì)九十年代以來，納米、介孔材料特別是納米介孔氧化硅的合成與性質(zhì)研究迅速發(fā)展。但對(duì)其在水環(huán)境中表面絡(luò)合性質(zhì)的研究卻鮮見報(bào)道，對(duì)其氧化物混合物的吸附行為更是尚未見諸報(bào)道。作者制備了納米與介孔氧化硅，并對(duì)其表面酸堿性質(zhì)作了系統(tǒng)研究，運(yùn)用先進(jìn)的表面絡(luò)合常數(shù)計(jì)算程序FITEQL4.0計(jì)算表面酸堿絡(luò)合常數(shù)。發(fā)現(xiàn)在介孔氧化硅表面存在兩個(gè)不同的酸堿平衡常數(shù)，其中一個(gè)表面反應(yīng)是≡Si2OH=≡Si2O—+H+，表面平衡常數(shù)為pKS1(int)=6

2、.8±0.2；另外一個(gè)表面反應(yīng)是≡SiOH=≡SiO—+H+，其表面平衡常數(shù)表示為pKS2(int)=10.2±0.2，先前報(bào)道的無定形氧化硅只有pKS(int)=6.8±0.2一個(gè)平衡常數(shù)，這是兩者的不同之處，也是本文的創(chuàng)新點(diǎn)所在。此外，作者還表征了納米氧化硅對(duì)重金屬離子Cu2+的吸附，用分光光度法測(cè)定出不同條件(包括pH值、SiO2的用量等)下SiO2對(duì)Cu2+的吸附百分率。結(jié)果表明在pH為3～5范圍內(nèi)，SiO2對(duì)Cu2+的吸附百分

3、率隨著pH值的不同有明顯改變，在最佳條件下，SiO2對(duì)Cu2+的吸附率超過95％。與以往報(bào)道的吸附劑相比，納米氧化硅有更大的吸附容量，是一種高效的重金屬吸附劑。 納米介孔材料的高比表面積決定了其在吸附領(lǐng)域的巨大應(yīng)用價(jià)值。粘土等天然礦物可以看作是氧化硅、氧化鋁、氧化鐵的混合物，為了能夠模擬天然礦物的吸附行為，作者分別在總比表面比為1：1與2：1條件下混合氧化硅與氧化鋁以及混合氧化硅與氧化鐵，對(duì)其表面酸堿性質(zhì)、溶解性和對(duì)重金屬離子C

4、u2+、Pb2+的吸附作了系統(tǒng)研究，并對(duì)其與氧化硅、氧化鋁、氧化鐵單一氧化物的性質(zhì)作了比較。發(fā)現(xiàn)硅鋁混合物的滴定曲線與氧化鋁單一氧化物的滴定曲線類似。在氧化鋁的存在下，高堿性條件下氧化硅的溶解度降低了一個(gè)數(shù)量級(jí)；而氧化鋁的溶解度也明顯的下降。作者認(rèn)為這是由于氧化鋁吸附在了氧化硅的表面，占據(jù)了其表面位，從而降低了氧化硅的溶解度；氧化鋁因吸附在氧化硅上，表面活性位也有所下降，溶解度下降；此外，溶解后得到的硅酸與鋁離子發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生新的固相，

5、降低了溶解度。而氧化硅與氧化鐵混合前后滴定過程中溶解硅、鐵的量沒有明顯變化。 在對(duì)重金屬離子Cu2+、Pb2+吸附試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，雖然硅鋁表面積比2：1混合物的總表面積是最大的，1：1混合次之，氧化硅再次，氧化鋁最少，但是氧化硅、氧化鋁表面積比1：1混合吸附性能最好，氧化鋁對(duì)重金屬離子的吸附性次之，氧化硅、氧化鋁表面積比2：1的吸附性再次，氧化硅的吸附性最差。這同樣可以由氧化鋁在氧化硅表面上的吸附來解釋：氧化鋁在氧化硅上的吸附降低了總