十二烷基硫酸钠改性粉煤灰增强十六烷基氯化吡啶吸附性能的研究

《Journal of Molecular Liquids》：Surface modification of fly ash by sodium dodecyl sulfate for enhancement of cetyl pyridinium chloride adsorption

　　本文研究了阴离子表面活性剂十二烷基硫酸钠（SDS）改性粉煤灰（FA）对阳离子表面活性剂十六烷基氯化吡啶（CPC）的吸附增强效应。通过序贯吸附法发现，在298–318?K温度范围内，SDS负载量高于临界胶束浓度（CMC）的粉煤灰对CPC的吸附量（0.820·10?4?mol?g?1）接近其Langmuir容量（0.853·10?4?mol?g?1），并提出结合Langmuir和Liu方程的新模型，为废水处理提供低成本吸附剂方案。

　　

亮点

吸附剂表征

粉煤灰矿物是在电厂排放物冷却过程中形成的。通过X射线衍射（XRD）谱图（图1）检测到粉煤灰中存在石英（SiO₂）、顽辉石（Mg, Fe）SiO₃、钙长石（CaAl₂Si₂O₈）、莫来石（Al₆Si₂O₁₃）和赤铁矿（Fe₂O₃）等矿物。

扫描电子显微镜（SEM）图像（图2a-d）显示，粉煤灰由游离的薄壁壳包裹的球形颗粒（称为cenospheres）组成。这些由cenospheres和微球构成的大颗粒被称为"聚集体"。能谱仪（EDS）分析表明，颗粒表面富含硅、铝、铁、钙和镁元素。粉煤灰的比表面积为3.84?m²?g^?1，平均孔径为10.9?nm，属于中孔材料。

结论

在298–318?K温度范围内，用三种不同浓度SDS改性粉煤灰（FA）可增强其对CPC的吸附能力。通过将1.45·10^?6、2.75·10^?5和5.30·10^?4?mol?g^?1的SDS负载到FA上制备的FAA、FAB和FAC样品，是降低废水中阳离子表面活性剂含量的低成本吸附剂。通过应用Freundlich、Langmuir和组合Langmuir-Liu方程从等温线形状评估了CPC的吸附机理。Freundlich指数表明，CPC在FA和SDS负载吸附剂上的吸附为有利过程。Langmuir方程成功模拟了低浓度区的吸附数据，而组合Langmuir-Liu方程很好地拟合了全浓度范围的L-S型曲线。从等温线参数评估的ad-micelle中表面活性剂数量成功用于预测CPC在FA和SDS负载吸附剂上的取向。热力学参数与基于ad-micelle中SDS分子数量提出的取向模型一致。