铜在壳核结构磁性颗粒上的吸附:效能与表面性质的关系

来源：环境科学杂志2015年第1期北京时间：

作者：李秋梅,陈静,李海宁,张晓蕾,张高生

单位：烟台大学海洋学院, 烟台 264005,中国科学院烟台海岸带研究所, 海岸带环境过程与生态修复重点实验室, 烟台 264003,烟台大学环境与材料工程学院, 烟台 264005,烟台大学环境与材料工程学院, 烟台 264005,中国科学院烟台海岸带研究所, 海岸带环境过程与生态修复重点实验室, 烟台 264003

摘要：为了揭示吸附剂的吸附效能与其组成、结构及表面性质之间的关系,本研究对两种壳核结构磁性颗粒Fe₃O₄/MnO₂与Fe-Mn/MnO₂的形貌特征、表面性质进行了系统表征,并对铜在磁性颗粒表面的吸附行为与机制进行了详细研究. 表征结果表明磁核Fe₃O₄与Fe-Mn具有相似的尖晶石类晶体结构,包覆MnO₂后,晶体结构均未发生明显变化. 但Mn的引入,增强了磁核与外壳间的结合作用,Fe-Mn比Fe₃O₄包覆MnO₂的量更多、更均匀,进而使Fe-Mn/MnO₂具有更高的比表面积与更低的等电点. 吸附实验结果表明,Fe-Mn的最大铜吸附容量33.7 mg ·g-1(pH 5.5)高于Fe₃O₄的17.5 mg ·g-1(pH 5.5); 包覆MnO₂以后,铜吸附性能显著增强,Fe-Mn/MnO₂最大铜吸附容量升高至58.2 mg ·g-1(pH 5.5),为Fe₃O₄/MnO₂的2.6倍,且优于多数文献报道的磁性吸附剂. 机制研究表明铜在Fe₃O₄/MnO₂与Fe-Mn/MnO₂的表面发生了特性吸附,形成了内层表面络合物. 综上所述,磁性颗粒的吸附效能与其组成成分、形貌结构及表面性质之间具有显著的相关性.

关键词：壳核结构,磁性颗粒,吸附效能,表面性质,铜,