金属离子吸附剂国内外研究现状综述(3)

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通常，被固体表面吸附的物质分子会发生热运动或振动，当某些导致热运动和振动能量增大到能够摆脱范德华力和化学键束缚的时候（如升温），被吸附的分子就会“逃离”吸附，这与吸附过程相反，被称为解吸。

吸附与解吸是一种平衡过程，在吸附的过程中同样会发生解吸过程。当吸住更多，表面分子数目多，即为吸附，反之则为解吸，当吸附、解吸两者速率相同时，表面上分子数目保持稳定，则达到吸附平衡。

（2）吸附剂的特点[12]

吸附剂的性能决定吸附剂的吸附能力，通常吸附剂应具备以下特征：

具有较好的选择性，原料易得且便宜，具有较好的物化性能和热稳定性，不溶或难溶气、液分子。颗粒大小均匀，高机械强度能在各类模具中进行制作，流动性能好便于装卸、洗涤，较好的惰性和抗污染的能力。

（3）影响吸附剂吸附效果的因素

影响吸附剂吸附效果的因素主要有pH值、吸附剂用量、吸附时间、金属离子初始浓度、吸附温度、吸附剂的比表面积等[13,14]。

（4）吸附容量计算方法

吸附剂的吸附效果可以通过吸附前后的溶液离子浓度测得不同金属离子吸附容量qt[15]，吸附剂的吸附容量一般等于吸附剂所能吸附的吸附质的质量或物质的量与吸附剂的质量或体积的比值，单位一般为mg/g或mmol/L。计算公式如下：

（1-1）

其中，qt为t时刻金属离子的吸附量(mg/g或mmol/L)，C0为溶液中金属离子的初始浓度(mg/L)，Ct为t时刻金属离子的剩余浓度(mg/L)，V为溶液体积(L)，m为吸附剂的质量(g)。

对于离子浓度的测定，贾木欣[16]等人通过认为几种硅酸盐矿物表面的吸附量测定方法可以采用浓度差减法。可以通过溶液电导率的测定也可以测得金属离子浓度。本文利用电导率测定离子浓度。首先配制已知离子浓度的溶液，通过电导率测定其经吸附材料吸附后的离子浓度，进而评判吸附效果。在两平行电极间放入电解质溶液，电极间的距离为l，电极面积为A，则电导率可表示为[17]：

（1-2）

其中，G为溶液的导电能力活电导率，单位为S（或mS/cm）。κ为电解质溶液的电导率，单位为S·m-1，为电导池常数，单位为m-1。

二氧化硅的相关化学性质

二氧化硅(SiO2)[18]，分子量为60.08，有石英、石英砂、方石英、鳞石英和水晶等多种存在形式。纯净的为无色透明晶体。熔点2000℃，沸点2225℃，相对密度2.25。熔化后冷却得石英玻璃，有多种用途。一般不溶于水和一般无机酸，但可溶于HF，也能溶于熔融的碱。能与大多数金属氧化物高温混合。普遍存在于自然界中，是许多岩石的重要组成部分。用于制造玻璃、光学仪器、水玻璃、陶瓷、耐火材料、建筑材料等。

硅胶、硅溶胶、沉淀二氧化硅、气相二氧化硅等都属于无定形二氧化硅，它们都具有较好的吸附性能。其中，沉淀二氧化硅的表面有很强的化学吸附性，其表面羟基可以和分子以氢键形式结合而形成多分子吸附层。随着二氧化硅表面羟基密度的增加，被吸附物质的量也会增加[19]。

介孔材料

介孔材料的合成过程需要无机物种、模板剂和溶剂，其中无机物种起着生产孔壁的作用，溶剂起反应环境的作用，模板剂则起形成胶束刻画孔道作用，通常为表面活性剂。介孔材料的合成主要有沉淀法、热分解法、有选择性的溶解掉部分组分、形成多孔[20]、水热合成法、室温合成法、溶剂挥发诱导自组装法等[21]。其中水热合成法应用最多，其他方法也有报道。