1 引言

　　重金屬鉻在環(huán)境中主要以Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)兩種價(jià)態(tài)存在.與Cr(Ⅲ)相比，Cr(Ⅵ)具有良好的水溶性、較強(qiáng)的遷移性、對(duì)人體具有“三致”作用.我國(guó)飲用水標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定Cr(Ⅵ)濃度≤0.05 mg·L-1，地表水中Cr(Ⅵ)濃度≤0.15 mg·L-1，污水中Cr(Ⅵ)和總鉻最大允許排放濃度分別為0.5和1.5 mg·L-1.因此，對(duì)含鉻廢水，尤其是Cr(Ⅵ)的處理是當(dāng)今環(huán)保領(lǐng)域的研究熱點(diǎn).目前，處理含鉻廢水的主要方法包括反滲透法、光催化還原法、離子交換法、化學(xué)沉淀法、生物法和吸附法等.與其他方法相比，吸附法具有去除效果好、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于含鉻廢水的處理.

　　近年來(lái)，利用粘土礦物吸附去除廢水中的重金屬受到各國(guó)學(xué)者的高度關(guān)注.其中，凹凸棒石因具有較大的比表面積和良好的吸附性能而被廣泛用于水處理領(lǐng)域，但由于凹凸棒石帶有結(jié)構(gòu)負(fù)電荷和表面負(fù)電荷，對(duì)Cr(Ⅵ)的吸附性能較差.因此，眾多學(xué)者對(duì)凹凸棒石表面進(jìn)行改性以增加其吸附量，如采用酸化、高溫、化學(xué)修飾等方法，但這些改性方法存在改性方法繁瑣、成本較高、改性后吸附劑吸附容量仍較小等缺點(diǎn).最近徐靈舒以廉價(jià)的凹凸棒石和蔗糖為原料，采用水熱碳化法制備了凹凸棒石@C納米復(fù)合材料，其對(duì)Cr(Ⅵ)的最大吸附量達(dá)到181.8 mg·g-1，是純凹凸棒石吸附容量的120倍;Yu等也發(fā)現(xiàn)該吸附材料對(duì)Cr(Ⅵ)具有良好的吸附性能，通過(guò)X光電子能譜(XPS)分析發(fā)現(xiàn)，吸附后的材料表面存在Cr(Ⅲ).結(jié)合FTIR分析認(rèn)為是吸附材料表面存在的還原性基團(tuán)(如—CxOH、—CH等)將Cr(Ⅵ)還原成Cr(Ⅲ)后被吸附.但目前仍缺少凹凸棒石@C納米復(fù)合材料吸附-還原性能的系統(tǒng)研究，尤其是時(shí)間和pH對(duì)吸附-還原性能的影響.由于該吸附材料具有一定的還原性能，部分Cr(Ⅵ)是被還原成Cr(Ⅲ)，并不是被吸附，目前許多學(xué)者對(duì)其吸附容量的計(jì)算方法是值得商榷的.

　　鑒于此，本文以廉價(jià)的凹凸棒石和葡萄糖為原料，設(shè)置凹凸棒石與葡萄糖不同質(zhì)量比，采用水熱碳化法制備凹凸棒石@C納米復(fù)合材料，并利用FT-IR、XRD和Zeta電位儀等對(duì)其表面組成和結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，研究時(shí)間和pH對(duì)凹凸棒石@C納米復(fù)合材料吸附-還原性能的影響，并通過(guò)XPS手段進(jìn)一步揭示其吸附-還原的機(jī)制.

　　2 實(shí)驗(yàn)部分

　　2.1 試劑與儀器

　　試劑：凹凸棒石來(lái)源于明光市官山，XRD分析結(jié)果表明其含少量石英和蒙脫石;葡萄糖、重鉻酸鉀、二苯碳酰二肼、酒精、NaOH、HCl均為分析純.

　　儀器：X射線衍射儀(BrukerD8Advance型，德國(guó)布魯克公司)，傅利葉變換紅外光譜儀(TENSOR27型，杭州富力分析器有限公司)，Zeta電位儀(Nano-ZS90型，英國(guó)Malvern)，X射線光電子能譜儀(ESCALAB 250Xi型，賽默飛世爾公司)等.

　　2.2 凹凸棒石/葡萄糖不同質(zhì)量比的納米復(fù)合材料制備

　　稱取1.000 g 凹凸棒石和不同質(zhì)量的葡萄糖(滿足二者質(zhì)量比分別為1∶1、1∶2、1∶3、1∶4、1∶5)，加蒸餾水溶解，超聲分散后，置于水熱反應(yīng)釜中，180 ℃反應(yīng)48 h.將反應(yīng)后的復(fù)合材料冷卻至室溫，離心分離、洗滌、烘干、研磨，得到的復(fù)合材料分別記為AT@C1∶1、AT@C1∶2、AT@C1∶3、AT@C1∶4、AT@C1∶5.

　　2.3 靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)

　　以Cr(Ⅵ)和總鉻去除率的大小為標(biāo)準(zhǔn)確定最佳質(zhì)量比的納米復(fù)合材料，具體實(shí)驗(yàn)方法如下：分別稱取0.050 g 凹凸棒石、AT@C1∶1、AT@C1∶2、AT@C1∶3、AT@C1∶4、AT@C1∶5，加入20 mL K2Cr2O7溶液(100 mg·L-1，pH=2)，在293 K、150 r·min-1的條件下振蕩至吸附平衡，離心分離后測(cè)定Cr(Ⅵ)和總鉻濃度.最佳質(zhì)量比的納米復(fù)合材料記為AT@C納米復(fù)合材料.

　　時(shí)間的影響：稱取若干份0.050 g AT@C納米復(fù)合材料，分別加入20 mL K2Cr2O7溶液(50 mg·L-1，pH=2)，在293 K、150 r·min-1的條件下振蕩，按照設(shè)定的時(shí)間間隔取樣，離心分離后測(cè)定Cr(Ⅵ)和總鉻濃度.

　　pH的影響：稱取0.050 g AT@C納米復(fù)合材料，分別加入20 mL經(jīng)0.01 mol·L-1 HCl和NaOH調(diào)節(jié)不同pH值(1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0和10.0)的 100 mg·L-1 K2Cr2O7溶液，在293 K、150 r·min-1的條件下振蕩至吸附平衡，離心分離后測(cè)定Cr(Ⅵ)和總鉻濃度及反應(yīng)后的pH.

　　2.4 分析方法

　　Cr(Ⅵ)濃度采用二苯碳酰二肼分光光度法測(cè)定，總鉻濃度采用高錳酸鉀氧化-二苯碳酰二肼分光光度法測(cè)定，Cr(Ⅲ)濃度通過(guò)總鉻與Cr(Ⅵ)差量法來(lái)計(jì)算.Cr(Ⅵ)去除率、總鉻吸附率、Cr(Ⅵ)還原率和總鉻吸附量分別按照式(1)~(4)計(jì)算，其中，吸附量按照總鉻吸附前后的濃度差來(lái)計(jì)算.

　　(1)

　　(2)

　　(3)

　　(4)

　　式中，A1、A2分別為Cr(Ⅵ)和總鉻去除率(即吸附率);A3為Cr(Ⅵ)還原率;qt為總鉻吸附量(mg·g-1); V 為溶液體積(L);m為復(fù)合材料質(zhì)量(g);C0為初始濃度(mg·L-1);Ce1為Cr(Ⅵ)平衡濃度(mg·L-1);Ce2為總鉻平衡濃度(mg·L-1).

　　3 結(jié)果與分析

　　3.1 凹凸棒石/葡萄糖不同質(zhì)量比的篩選

　　圖 1為純凹凸棒石和不同復(fù)合材料對(duì)Cr(Ⅵ)和總鉻的去除效果.由圖 1可知，各種復(fù)合材料對(duì)Cr(Ⅵ)和總鉻的去除率均高于純凹凸棒石，這是由于這些復(fù)合材料表面均含有大量的含氧基團(tuán)和還原性基團(tuán)，容易與Cr(Ⅵ)發(fā)生配位反應(yīng)和還原反應(yīng).隨著葡萄糖投加量的增大，對(duì)Cr(Ⅵ)和總鉻的去除率均先增大后減小，當(dāng)凹凸棒石與葡萄糖質(zhì)量比為1∶4時(shí)，該復(fù)合材料對(duì)Cr(Ⅵ)的去除率為68.0%，對(duì)總鉻的吸附率為50.2%，即對(duì)Cr(Ⅵ)還原率為17.8%，去除效果均好于其它復(fù)合材料.因此，選擇AT@C1∶4為實(shí)驗(yàn)復(fù)合材料，記為AT@C納米復(fù)合材料.

　　圖 1不同吸附材料對(duì)去除Cr(Ⅵ)和總鉻的效果

　　3.2 表征分析3.2.1 FT-IR分析

　　圖 2中a、b、c分別為純凹凸棒石、水熱后凹凸棒石和AT@C納米復(fù)合材料的紅外光譜圖.由圖 2a可知，3624 cm-1處的吸收峰為凹凸棒石的—OH伸縮振動(dòng)，3561 cm-1處的吸收峰為凹凸棒石的Mg—OH伸縮振動(dòng)，1670 cm-1、1442 cm-1處的吸收峰為凹凸棒石吸附水中—OH彎曲振動(dòng)，1031、512、473 cm-1處為凹凸棒石特征吸收峰.由圖 2b可以看出，水熱處理后的凹凸棒石峰值沒(méi)有發(fā)生改變，說(shuō)明水熱過(guò)程對(duì)凹凸棒石官能團(tuán)沒(méi)有影響.由圖 2c可以看出，由于加入有機(jī)碳，1031、512、473 cm-1處的凹凸棒石特征吸收峰明顯減弱，其中，1670、1442 cm-1處的吸收峰基本消失;2929 cm-1處出現(xiàn)了飽和的—CH伸縮振動(dòng)吸收峰， cm-1處為葡萄糖碳化生成的—COOH，1600 cm-1處是葡萄糖碳化生成的—CC，這說(shuō)明以凹凸棒石為模板，碳基成功附著在其表面，AT@C納米復(fù)合材料表面存在含氧基團(tuán)(—COOH)和還原性基團(tuán)(—OH、—CH等).

　　圖 2純凹凸棒石(a)、水熱凹凸棒石(b)和AT@C納米復(fù)合材料(c)的紅外光譜圖

　　3.2.2 XRD分析

　　圖 3中a、b、c分別為凹凸棒石、AT@C納米復(fù)合材料和葡萄糖水熱產(chǎn)物的XRD圖譜.由圖 3a可以看出，凹凸棒石還有少量的石英和蒙脫石;圖 3b與圖 3a相比，其衍射峰并沒(méi)有發(fā)生明顯的改變，說(shuō)明凹凸棒石在水熱碳化生成AT@C納米復(fù)合材料過(guò)程中晶體結(jié)構(gòu)沒(méi)有改變，凹凸棒石在水熱碳化過(guò)程中充當(dāng)模板.AT@C納米復(fù)合材料圖譜中沒(méi)有出現(xiàn)圖 3c葡萄糖水熱碳化產(chǎn)物的衍射峰，可能原因是葡萄糖水熱碳化的衍射峰強(qiáng)度較小且為寬峰，被凹凸棒石的衍射峰所覆蓋.

　　圖 3凹凸棒石(a)、AT@C納米復(fù)合材料(b)和葡萄糖水熱產(chǎn)物(c)的XRD圖譜

　　3.2.3 Zeta分析

　　圖 4為AT@C納米復(fù)合材料Zeta電位，pHzpc約為2.83.當(dāng)pH<2.83時(shí)，AT@C納米復(fù)合材料表面帶正電，pH=2時(shí)，Zeta值最大;當(dāng)pH>2.83時(shí)，表面帶負(fù)電，且隨著pH升高，帶負(fù)電性能逐漸增強(qiáng).

　　圖 4 pH與 AT@C納米復(fù)合材料的Zeta電位

　　3.3 時(shí)間的影響

　　AT@C納米復(fù)合材料去除Cr(Ⅵ)過(guò)程中溶液中Cr(Ⅵ)、總鉻和Cr(Ⅲ)濃度隨時(shí)間的變化情況如圖 5所示.由圖 5可知，Cr(Ⅵ)濃度隨反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸降低.在0~6 h，Cr(Ⅵ)濃度隨時(shí)間降低較快，原因是初始階段溶液中Cr(Ⅵ)濃度較大，推動(dòng)力較大，反應(yīng)速率較快;6 h后Cr(Ⅵ)的濃度趨于平衡.溶液中總鉻濃度變化趨勢(shì)與 Cr(Ⅵ)基本相同，但平衡濃度大于Cr(Ⅵ)，說(shuō)明Cr(Ⅵ)部分被還原成Cr(Ⅲ)釋放到溶液中.溶液中Cr(Ⅲ)濃度隨反應(yīng)時(shí)間的延長(zhǎng)而逐漸升高，在0~6 h，隨時(shí)間變化趨勢(shì)明顯，原因是吸附在復(fù)合材料表面的Cr(Ⅵ)快速被還原成Cr(Ⅲ)釋放到溶液中，使得Cr(Ⅲ)的濃度增大較快;6 h后Cr(Ⅲ)的濃度趨于平衡.綜上認(rèn)為吸附平衡時(shí)間為6 h.

　　圖 5時(shí)間對(duì)溶液中Cr(Ⅵ)、總鉻和Cr(Ⅲ)濃度的影響

　　為了確定AT@C納米復(fù)合材料去除Cr(Ⅵ)的過(guò)程中還原部分是不是由復(fù)合材料淋出物所引起的，將復(fù)合材料與pH=2的水溶液在293 K、150 r·min-1條件下振蕩一定時(shí)間，然后將濾液與等體積的pH=2、濃度為100 mg·L-1的Cr(Ⅵ)溶液混合振蕩一定時(shí)間，測(cè)定Cr(Ⅵ)濃度為49.54 mg·L-1，除去實(shí)驗(yàn)儀器的影響，Cr(Ⅵ)濃度并未發(fā)生變化，這充分說(shuō)明Cr(Ⅵ)的還原部分是吸附過(guò)后在復(fù)合材料表面發(fā)生還原反應(yīng)的.

　　為了研究AT@C納米復(fù)合材料的吸附性能，利用準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)模型(式(5))、準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型(式(6))和顆粒內(nèi)擴(kuò)散模型(式(7))對(duì)總鉻實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)過(guò)程模擬.

　　(5)

　　(6)

　　(7)

　　式中，qe、qt分別為平衡時(shí)和t時(shí)刻的吸附量(mg·g-1); t 為吸附時(shí)間(min);k1為準(zhǔn)一級(jí)方程的吸附速率常數(shù)(min-1);k2為準(zhǔn)二級(jí)方程的吸附速率常數(shù)(g·mg-1·min-1);kip為顆粒內(nèi)擴(kuò)散速率常數(shù)(mg·g-1·min-1/2).

　　通過(guò)以上3組模型分別對(duì)總鉻數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，結(jié)果見(jiàn)表 1.由表 1可知，AT@C納米復(fù)合材料吸附總鉻更符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型(R2>0.99)，實(shí)驗(yàn)測(cè)量值(11.16 mg·g-1)接近理論值(11.48 mg·g-1).

　　表 1 AT@C納米復(fù)合材料吸附動(dòng)力學(xué)參數(shù)

　　3.4 pH值的影響

　　由于pH不僅影響復(fù)合材料表面的電性，而且影響溶液中Cr(Ⅵ)的形態(tài)分布，故研究pH對(duì)AT@C納米復(fù)合材料的吸附還原作用具有重要意義.圖 6為pH對(duì)溶液中Cr(Ⅵ)和總鉻的去除率影響及吸附后pH.由圖 6可知，pH為1~10時(shí)，Cr(Ⅵ)去除率隨pH的增大而減小. 當(dāng)pH=1時(shí)，Cr(Ⅵ)去除率為92.7%，pH=2時(shí)，去除率為63.2%.而總鉻的吸附率與Cr(Ⅵ)去除率略有不同，吸附率隨pH先增大后減小.當(dāng)pH=2時(shí)，總鉻的吸附率最大，為50.2%，而pH=1時(shí)，吸附率為48.5%.則Cr(Ⅵ)還原率在pH=1和pH=2時(shí)分別為44.2%和13.0%.

　　圖 6 pH對(duì)去除Cr的影響

　　pH影響溶液中Cr(Ⅵ)的形態(tài)分布，pH<2時(shí)，主要以Cr2O2-7形態(tài)存在;pH=2.0~5.0時(shí)，主要以 HCrO-4形態(tài)存在;pH >7.0時(shí)，主要以CrO2-4形態(tài)存在.Cr2O2-7和HCrO-4在強(qiáng)酸中容易 與復(fù)合材料表面的含氧基團(tuán)發(fā)生絡(luò)合配位反應(yīng)，且隨著pH增大逐漸減弱.同時(shí)，在強(qiáng)酸條件下，提供大量的H+，使得AT@C納米復(fù)合材料中的含氧基團(tuán)質(zhì)子化，表面帶有一定量的正電荷，靜電作用吸附Cr2O2-7和HCrO-4.由于pH=2時(shí)，復(fù)合材料表面帶有正電荷最多(圖 4)，使得其吸附率最大.

　　AT@C納米復(fù)合材料表面含有還原性基團(tuán)(如—CxOH)，在酸性條件下容易與吸附在表面的Cr2O2-7和HCrO-4發(fā)生氧化還原反應(yīng)(式(8)~(9)).酸性越強(qiáng)，越有利于氧化還原反應(yīng).pH=1時(shí)，Cr(Ⅵ)還原率最大.還原的Cr(Ⅲ)通過(guò)靜電斥力一部分釋放在溶液，另有一部分又通過(guò)Mg2+、Al3+等離子交換重新吸附在復(fù)合材料表面.

　　(8)

　　(9)

　　反應(yīng)后溶液中Cr(Ⅵ)、總鉻和Cr(Ⅲ)的濃度見(jiàn)表 2.由表 2可知，溶液中Cr(Ⅲ)濃度隨著pH增大而降低，即還原率隨pH增大而減小.當(dāng)pH≥7時(shí)，Cr(Ⅵ)還原較差，Cr(Ⅲ)濃度基本無(wú)變化.

　　表 2 不同pH反應(yīng)后溶液中Cr(Ⅵ)、總鉻和Cr(Ⅲ)的濃度

　　由圖 6還可以看出，pH為1~7時(shí)，吸附后的pH值均有所升高，其原因可能是溶液中的H+參加了氧化還原反應(yīng)，使得溶液中的H+減少，pH值有所升高，具體見(jiàn)式(8)~(9).pH>7時(shí)，吸附后的pH值均有所降低，其原因可能是復(fù)合材料表面含有—COOH官能團(tuán)，在堿溶液中能與OH-發(fā)生中和反應(yīng)，使得溶液pH值有所降低.

　　3.5 XPS分析3.5.1 XPS寬掃描分析

　　對(duì)吸附前后的AT@C納米復(fù)合材料進(jìn)行XPS分析，其寬掃描XPS圖譜見(jiàn)圖 7.由圖 7可知，在285.00 eV和532.27 eV附近出現(xiàn)了強(qiáng)峰，分別表示C元素和O元素.圖 7a為吸附后的XPS圖譜，由圖 7a可以看到，在577.68 eV處出現(xiàn)了Cr2p3峰.圖 7b為吸附前的XPS的圖譜，對(duì)比圖 7a發(fā)現(xiàn)，在577.68 eV處并未出現(xiàn)了Cr2p3峰，充分說(shuō)明Cr吸附在AT@C納米復(fù)合材料表面.

　　圖 7 AT@C納米復(fù)合材料吸附Cr(Ⅵ)前、后XPS全譜圖

　　3.5.2 高分辨XPS分析

　　對(duì)吸附過(guò)后的AT@C復(fù)合材料在570~600 eV范圍內(nèi)進(jìn)行掃描，并對(duì)Cr 進(jìn)行Gaussian多峰擬合，其高分辨XPS如圖 8所示.由圖 8可知，在582~593 eV和572~582 eV出現(xiàn)了Cr2p1/2和Cr2p3/2峰，對(duì)于Cr2p3/2峰，分峰結(jié)合能分別在577.43 eV和579.26 eV處，由于Cr(Ⅲ)的2p3/2軌道結(jié)合能一般不大于578 eV，因此，在577.43 eV為Cr(Ⅲ)的2p3/2軌道結(jié)合能，579.26 eV為Cr(Ⅵ)的2p3/2軌道結(jié)合能.由此可見(jiàn)，AT@C納米復(fù)合材料吸附過(guò)程發(fā)生了還原反應(yīng)，Cr(Ⅵ)還原成Cr(Ⅲ).吸附在AT@C納米復(fù)合材料表面Cr(Ⅲ)和Cr(Ⅵ)的2p3/2峰面積之比約為2.5∶1.

　　圖 8 AT@C納米復(fù)合材料吸附Cr(Ⅵ)后Cr的高分辨XPS圖

　　圖 9為AT@C納米復(fù)合材料吸附Cr(Ⅵ)前后C1s，O1s的高分辨XPS圖，AT@C納米復(fù)合材料的C1s圖譜(圖 9a)包含4個(gè)峰，結(jié)合能在284.54 eV(35.89%)的峰為C—H、CC或者C—C中的碳，285.38 eV(38.57%)的峰為C—OH中的碳，286.84 eV(17.46%)的峰為CO中的碳，288.63 eV(8.08%)的峰為COOH中的碳.AT@C納米復(fù)合材料吸附Cr(Ⅵ)后C1s圖譜(圖 9b)中，C—H中碳結(jié)合能峰值變?yōu)?84.47 eV(26.59%);C—OH中碳結(jié)合能峰值變?yōu)?85.20 eV(35.30%)，與吸附前相比，含量均有所降低，可能的原因是與碳相連的氫和羥基發(fā)生了氧化反應(yīng).COOH中碳能峰值變?yōu)?88.38 eV(6.48%)，其含量減少可能是Cr(Ⅵ)與羧基發(fā)生絡(luò)合配位反應(yīng)，向低結(jié)合能處發(fā)生移動(dòng)所致.

　　圖 9 AT@C納米復(fù)合材料吸附Cr(Ⅵ)前后C1s、O1s的高分辨XPS圖(a，c:吸附前;b，d:吸附后)

　　圖 9c為AT@C納米復(fù)合材料的O1s高分辨XPS圖，結(jié)合能在532.03 eV(22.40%)的峰為CO中的氧，532.76 eV(42.31%)的峰為C—OH中的氧，533.48 eV(35.29%)的峰為COOH中的氧.AT@C納米復(fù)合材料吸附Cr(Ⅵ)后O1s圖譜(圖 9d)中，結(jié)合能在532.03 eV(28.17%)的峰為CO中的氧，峰值未發(fā)生改變;532.50 eV(48.21%)的峰發(fā)生了改變，可能是C—O—Cr中的氧;COOH中氧的峰值變?yōu)?33.37 eV(23.62%)，其含量有所減少，可能原因是Cr(Ⅵ)與AT@C納米復(fù)合材料表面的COOH發(fā)生絡(luò)合配位反應(yīng)，并以CrOOH或Cr—O—R形式存在.

　　表 3為吸附前后AT@C納米復(fù)合材料元素的含量.比較吸附前后Cr含量可知，Cr被吸附在AT@C納米復(fù)合材料表面.同時(shí)，比較吸附前后Mg、Al、Si和Fe元素的含量發(fā)現(xiàn)，吸附后的含量均有減少，原因是吸附在AT@C納米復(fù)合材料表面的Cr(Ⅵ)被復(fù)合材料表面的還原基團(tuán)還原成Cr(Ⅲ)，然后�〤r(Ⅲ)��與復(fù)合材料的陽(yáng)離子(Mg2+、Al3+等)發(fā)生離子交換反應(yīng)，使得AT@C納米復(fù)合材料的陽(yáng)離子(Mg2+、Al3+等)的含量有所減少.

　　表 3 吸附前后AT@C納米復(fù)合材料元素的含量Table 3

　　3.6 AT@C納米復(fù)合材料去除Cr(Ⅵ)的機(jī)理

　　FT-IR分析可以看出，AT@C納米復(fù)合材料表面含有—COOH、—OH、—CH等極性官能團(tuán)，Zeta分析AT@C納米復(fù)合材料零電荷點(diǎn)pHzpc約為2.83，所以在pH<2.83時(shí)，AT@C納米復(fù)合材料中的—COOH質(zhì)子化形成—COOH2+，帶上正電荷基團(tuán)，pH≤2時(shí)，Cr(Ⅵ)主要以Cr2O2-7和HCrO-4形態(tài)存在，能通過(guò)靜電作用吸附在AT@C納米復(fù)合材料表面.同時(shí)，Cr2O2-7和HCrO-4在強(qiáng)酸中容易與復(fù)合材料表面的含氧基團(tuán)發(fā)生絡(luò)合配位反應(yīng)而被吸附.Cr2O2-7和HCrO-4具有較強(qiáng)的氧化性，AT@C納米復(fù)合材料表面含有的—OH、—CH等還原性基團(tuán)，所以吸附在復(fù)合材料表面的Cr2O2-7和HCrO-4發(fā)生還原反應(yīng)，Cr(Ⅵ)被還原成Cr(Ⅲ)，由于在強(qiáng)酸中，Cr(Ⅲ)由于靜電斥力一部分釋放在溶液中，一部分Cr(Ⅲ)通過(guò)陽(yáng)離子交換作用再次被吸附在復(fù)合材料表面，所以AT@C納米復(fù)合材料去除Cr(Ⅵ)是吸附和還原相互作用的結(jié)果.具體參見(jiàn)污水寶商城資料或http://wlmqsb.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

　　4 結(jié)論

　　1) 凹凸棒石與葡萄糖質(zhì)量比為1∶4時(shí)，制備的AT@C納米復(fù)合材去除Cr(Ⅵ)和總鉻效果最好;AT@C納米復(fù)合材料表面含有—COOH、—OH、—CH等極性官能團(tuán);pHzpc約為2.83.

　　2) 時(shí)間和pH對(duì)去除水中Cr(Ⅵ)有顯著影響.吸附平衡時(shí)間約為6 h，對(duì)總鉻吸附量為11.2 mg·g-1，動(dòng)力學(xué)過(guò)程符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型;對(duì)于20 mL濃度100 mg·L-1的Cr(Ⅵ)溶液，在pH=1~9時(shí)，Cr(Ⅵ)去除率隨pH增大而減小，在pH=1時(shí)最大，去除率為92.7%，吸附率為48.5%，還原率為44.2%;而總鉻吸附率隨pH升高先增大后減小，在pH=2時(shí)最大，吸附率為50.2%，還原率為13.0%;酸性越強(qiáng)，越容易發(fā)生還原反應(yīng).

　　3) AT@C納米復(fù)合材料去除Cr(Ⅵ)是吸附-還原相互作用的結(jié)果，其中，吸附包括Cr(Ⅵ)與復(fù)合材料表面含氧基團(tuán)絡(luò)合配位作用和靜電作用，以及Cr(Ⅵ)還原成Cr(Ⅲ)再與Mg2+、Al3+等陽(yáng)離子交換作用;而還原是吸附在復(fù)合材料表面的Cr(Ⅵ)被還原性基團(tuán)還原成Cr(Ⅲ)，Cr(Ⅲ)一部分被釋放到溶液中，一部分通過(guò)陽(yáng)離子交換作用被吸附.