凹凸棒石@C纳米复合材料对Cr(Ⅵ)吸附-还原作用

以凹凸棒石和葡萄糖为原料，通过设置凹凸棒石与葡萄糖不同质量比，采用水热碳化法制备凹凸棒石@C纳米复合材料，并选择出去除Cr（Ⅵ）效果最佳的凹凸棒石@C纳米复合材料。同时，利用傅里叶红外光谱（FT-IR）、X射线衍射（XRD）、Zeta电位仪（Zeta）、X光电子能谱（XPS）手段对复合材料进行了表征，考察了时间和pH对其去除水中Cr（Ⅵ）的影响，探讨了其吸附-还原机制。结果表明，最佳复合材料的凹凸棒石与葡萄糖质量比为1∶4；吸附平衡时间约为6 h，动力学过程符合准二级动力学模型。在pH为1~10时，Cr（Ⅵ）去除率随pH升高而减小，pH=1时Cr（Ⅵ）去除率最大，高达92.7%，吸附率为48.5%，还原率为44.2%；而总铬吸附率则随pH升高先增大后减小，pH=2时最大，吸附率为50.2%，还原率为13.0%，表明对Cr（Ⅵ）去除存在吸附-还原作用，酸性越强，越容易发生还原反应。FT-IR分析结果表明，凹凸棒石@C纳米复合材料表面存在含氧基团和还原性基团（Cx-OH、-CH等）；XPS分析结果表明其对Cr（Ⅵ）的去除是吸附-还原相互作用的结果，包括Cr（Ⅵ）在复合材料表面与含氧基团络合配位吸附和静电吸附，以及Cr（Ⅵ）还原Cr（Ⅲ）再吸附，其中，Cr（Ⅲ）再吸附主要通过与Mg2+、Al3+等阳离子交换作用实现的