稻壳灰制备介孔分子筛的改性及其吸附性能研究(8)
表3.2为样品的结构性能，材料的比表面积由BET法计算得到，孔径和孔体积由BJH法计算吸附线得到。对比表3.1和表3.2中的数据可知，CH3-MCM-41的比表面积和孔体积均明显比RHMCM-41的小，而孔两者的孔径则较为接近，这也验证了上述的推测。
图3.7 CH3-MCM-41和RHMCM-41的N2吸附-脱附等温线
表3.2 CH3-MCM-41的结构性能
样品 比表面积（m2/g） 孔体积（cm3/g） 孔径（nm）
CH3-MCM-41 612.9 0.684 3.41
图3.8给出了RHMCM-41和CH3-MCM-41的FTIR图谱。在RHMCM-41的红外振动光谱中，3470cm-1附近的弱峰属于吸附水分子和表面羟基（-OH）的不对称伸缩振动吸收。1090cm-1附近的吸收峰对应RHMCM-41骨架中Si-O-Si键的对称伸缩振动峰。800cm-1附近的吸收峰归属于Si-O四面体弯曲振动。由于TMCS与RHMCM-41中的-Si-OH反应，在2900 cm-1附近的吸收峰对应C-H键的伸缩振动峰，而在3470cm-1附近的吸收峰强度降低了，说明硅烷化后大部分RHMCM-41表面羟基被甲基取代[24]。
图3.8 RHMCM-41和CH3-MCM-41的FTIR图谱
3.2 RHMCM-41的吸附性能
3.2.1 吸附动力学
图3.9是RHMCM-41吸附2,4-DNT的时间曲线。由图可知，RHMCM-41吸附2,4-DNT是一个快速过程，在1min以内就达到了最大值。产生最初的快速吸附过程的原因是2,4-DNT不需要扩散到微孔内，并且吸附发生在易于到达的吸附点位[24]。这种快速吸附说明在1min以内主要是物理吸附，这是由吸附剂与吸附质的疏水性决定的[25]。在随后的时间里，吸附量波动式地减少且逐渐趋于平缓，这是由于介孔材料RHMCM-41表面富含亲水性的Si-OH基，随着吸附时间的推移，材料发生了水解，导致材料的结构性质发生了变化[26]。
图3.9 振荡时间对RHMCM-41吸附2,4-DNT的影响
（吸附条件：吸附剂投加量=4g/L，温度=298K，pH未调）
伪二级动力学方程的表达式为：
（3-1）
式中，k2为为二级吸附速率常数, g/(mg•min)。对式(3-1)从t = 0 到t > 0 ( q = 0 到q > 0)，可以得到:
（3-2）
令 ， 为初始吸附速率常数,mg/(g•min)。
以 对 作图（见图3.10），可以得到：
25mg/L 2,4-DNT溶液： （3-3）
50mg/L 2,4-DNT溶液： （3-4）
将式(3-3)和式(3-4)分别对照式(3-2)计算得到的动力学参数见表3.3。表中
qe，cal表示计算得到的平衡吸附量，qe，mea表示实际测得的平衡吸附量，qe，cal和qe，mea相近。而伪二级吸附速率常数均为负数，说明从1min往后是一个解吸的过程，这与图3.9中观察到的吸附量随时间降低的规律相符。
图3.10 RHMCM-41吸附2,4-DNT的伪二级动力学拟合曲线
表3.3 伪二级动力学拟合参数
浓度（mg/L） K2（g/mg•min） qe，cal（mg/g） qe，mea（mg/g） r2