锆基金属有机框架与Fe2O3复合材料对砷的吸附及机理研究

余文婷 罗明标

引用本文: 余文婷, 罗明标. 锆基金属有机框架与Fe2O3复合材料对砷的吸附及机理研究[J]. 分析化学, 2023, 51(6): 1003-1012. doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.221186 shu
Citation:  YU Weng-Ting,  LUO Ming-Biao. Characteristics and Mechanism Study of Arsenic Adsorption on Composite Material of Zr-based Metal Organic Framework and Fe2O3[J]. Chinese Journal of Analytical Chemistry, 2023, 51(6): 1003-1012. doi: 10.19756/j.issn.0253-3820.221186 shu

锆基金属有机框架与Fe2O3复合材料对砷的吸附及机理研究

    通讯作者: 余文婷,E-mail:wtyu@cugb.edu.cn
  • 基金项目:

    国家自然科学基金项目(No.21761001)资助。

摘要: 利用水热法制备UiO-66(OH)@Fe2O3复合材料,并将其用于As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的吸附。结果表明,UiO-66(OH)@Fe2O3去除As(Ⅲ)的最佳pH=11,平衡吸附时间为180 min,最大吸附量为140.0 mg/g,此时去除As(Ⅲ)的主要形态为H2AsO3-; UiO-66(OH)@Fe2O3去除As(Ⅴ)的最佳pH=9,平衡吸附时间为90 min,最大吸附量为260.0 mg/g,在该pH值下去除As(Ⅴ)的主要形态为HAsO42-。进一步探究了此吸附剂对砷的吸附动力学和热力学行为,考察了共存离子对吸附的影响,并评价了吸附剂的重复使用效果。结果表明,此吸附剂对As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的去除均满足拟二级动力学方程和Langmuir等温吸附模型,并且在不同温度下的ΔG0均小于零,表明整个吸附过程属于自发的单层的化学吸附。除PO43-外,其它共存离子对吸附的影响较小。将吸附后的材料用0.25 mol/L Na2SO4洗脱,5次吸附-解吸实验结果表明,复合材料对As(Ⅲ)的去除率达60%以上,对As(Ⅴ)的去除率达80%以上。X射线衍射和红外光谱等的表征结果表明,此吸附剂对砷的吸附主要是以化学过程为主,砷主要通过与中心原子锆络合形成Zr—O—As键以及与Fe2O3水解产生的铁氢氧化物共沉淀而被去除。此吸附剂对于不同形态的砷具有较好的吸附活性,同时为以锆基框架材料作为基底材料的复合材料开发提供了理论参考。

English


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  • 收稿日期:  2022-04-08
  • 修回日期:  2022-10-09
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
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    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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