李坤权,杨美蓉,王燕锦,贾佳祺,郑 正

(1.南京农业大学工学院,智能化农业装备江苏省重点实验室,江苏 南京210031；2.河南农业大学,农业部农村可再生能源新材料与装备重点实验室,河南 郑州450002；3.复旦大学环境科学与工程系,上海200433)

新型胺化介孔炭的制备及其对Pb(II)的吸附

李坤权1*,杨美蓉1,王燕锦2,贾佳祺1,郑 正3

(1.南京农业大学工学院,智能化农业装备江苏省重点实验室,江苏 南京210031；2.河南农业大学,农业部农村可再生能源新材料与装备重点实验室,河南 郑州450002；3.复旦大学环境科学与工程系,上海200433)

采用微波辅助磷酸活化制备了高中孔率蔗渣基介孔炭,并通过硝酸氧化和乙二胺聚合在其孔道内修饰了含氮多胺基团,探索了溶液浓度、温度、吸附剂剂量等对改性介孔炭的Pb(II)吸附性能、行为和热力学特性的影响.结果表明,蔗渣基介孔炭较宽的孔道结构可通过乙二胺缩水聚合反应在其表面接枝酰胺、仲胺等含氮基团;胺化改性增强化了介孔炭对水溶液中Pb(II)的固定作用,改性后介孔炭对Pb(II)的吸附量高达180mg/g,是改性前介孔炭的1.5倍;改性介孔炭对Pb(II)的去除率显著增加,对溶液浓度<60mg/L的Pb(II)去除率接近100%.等温吸附与热力学数据表明,胺化改性介孔炭对Pb(II)的吸附位能量存在差异化,吸附是自发的吸热反应过程,温度对铅(II)离子吸附有促进作用,化学作用在吸附过程中发挥了重要作用.

介孔炭；胺化；吸附；铅离子；乙二胺

随着现代工业的迅速发展,重金属铅污染日趋严重.重金属铅是一种有毒无机环境激素, 可在人体蓄积,其主要毒性效应是导致贫血、神经机能失调和肾损伤等[1].目前国内外含铅废水处理技术主要有离子交换、化学还原、膜分离法、电化学处理、反渗透和蒸馏电渗析等[2],这些处理技术在一定程度上取得了良好的效果,但存在二次污染问题[3];特别是当水中的重金属离子浓度较低时,不仅去除率较低,而且运行费用较高[4].吸附法去除水中重金属污染具有方便快捷、经济高效等优势,研究表明,树脂、木屑、膨润土、壳聚糖、米糠、多孔炭等多种吸附材料均可作为吸附剂有效分离去除水中铅离子,其中多孔炭材料因具有较大的比表面积与孔容、吸附容量大、二次污染小、易于回收等优点一直备受关注[5-6].

多孔炭主要包括活性炭、碳纳米纤维、介孔炭、炭气凝胶以及石墨烯等,吸附作用包括物理吸附和化学吸附两种.在化学吸附过程中,吸附质与多孔炭吸附剂之间的相互作用力是化学键力,因而多孔炭吸附剂的表面化学构造对吸附性能具有重要的影响.多孔炭石墨微晶边缘存在不饱和炭原子和结构缺陷,这些结构赋予其极强的反应性;由于制备工艺与参数条件直接影响多孔炭石墨微晶边缘不饱和炭原子数量与性质及其结构缺陷程度,因此多孔炭表面微结构具有极强的可塑性[7].表面化学对多孔炭的表面反应、表面行为、亲(疏)水性和Zeta势和表面电势等具有很大影响,从而影响多孔炭的吸附行为[8].多胺络合剂能够强烈的与重金属离子发生络合反应,络合形成比较稳定的环状[9],从而有效提高其对污染环境中重金属的去除能力,近年来在环境材料研究中引起了越来越广泛的关注[9-10].

研究表明[11-15],树脂、纤维等吸附材料表面修饰多胺基团能有效提升材料对重金属的吸附去除能力.如高洁等[11]通过二乙烯三胺改性反应成功制备了多胺螯合树脂(DA),与S984相比,自制DA 树脂对Cu(II)的吸附量更大;孙小莉等[12]研究表明多胺改性阴离子交换纤维对Cr(VI)的吸附速率与吸附量均有较大提升;谢国仁等[15]发现氨基改性淀粉对水中重金属Pb(II)离子的有较高的吸附性能.与树脂、纤维等吸附材料相比,介孔炭具有更大的孔道结构和较高的比表面,不仅能为金属离子液相传质提供有效通道,增强重金属离子的吸附效果,并能为其表面分子改性提供良好的空间结构[16-17].

本研究尝试以廉价的蔗渣生物质为原料,利用微波加热高效、选择以及快速升温的特性,通过微波辅助磷酸活化制备中孔孔容与比表面积较大的蔗渣生物质介孔炭,以此生物质介孔炭与乙二胺为前驱体,通过胺化接枝反应制备新型多胺改性生物质炭,测定比较改性前后该介孔炭材料对水溶液中Pb离子的吸附性能,分析多胺改性对介孔炭吸附重金属 Pb(II)离子的增强作用,并探讨多胺改性介孔炭对Pb(II)离子的等温吸附行为与热力学,分析其吸附机理,为设计制备高效去除水溶液中Pb(II)离子的新型经济高效介孔吸附材料提供数据支持与理论依据.

1 材料与方法

1.1 试剂和仪器

高纯氮(99.999%)购于信息产业部南京第五十五研究所技术开发总公司;磷酸、硝酸、乙二胺(EDA)、N,N-二环己基炭酞亚胺(DCC)、硝酸铅等化学试剂均为分析纯,购于上海化学试剂有限公司.主要仪器包括3H-2000Ps2型比表面与孔径分析仪(北京贝士德仪器科技有限公司), TENSOR27FT-IR型红外光谱仪(德国Bruker公司)、紫外分光光度计(英国Unicam公司)、智能微波炭材料制备系统(南京宇电自动化科技有限公司)、酸度计(PHS-2C,上海康仪仪器有限公司)、集热式磁力加热搅拌器(DF-Ⅱ型,金坛市金祥龙电子有限公司)等.

1.2 中孔生物质炭的制备、改性与表征

1.2.1 生物质炭的制备 甘蔗渣产地为浙江省,将甘蔗渣日晒、烘干后用粉碎机粉碎、过50目筛,然后按照1:1～1:3(蔗渣:磷酸)的浸渍比将样品浸渍在磷酸溶液中24h,将上述浸渍后的物料混合物在105℃下预炭化10h,而后置于微波活化装置中,在20mL/min的氮气流保护下,将活化功率升至700～900W,并活化10～22min.将上述活化后的样品首先用0.1mol/L的盐酸粗洗12h以上,再用热的去离子水清洗到 pH＞6.0,烘干即得生物质炭.

1.2.2 生物质炭的改性 将生物质炭置于10%的盐酸溶液于60℃洗涤搅拌6h,以便去除吸附在介孔炭表面的重金属离子以及其他杂质物.称取5g纯化后的介孔炭,加入300mL32.5%的硝酸溶液,于60℃下搅拌冷凝回流5h,反应结束后使用去离子水将产物洗涤至中性,过滤烘干12h后即得到氧化后的介孔炭(AC-HNO3).准确称取5.0g的硝酸改性介孔炭分散于乙二胺中,待搅拌均匀后加入DCC回流搅拌,将产物依次使用乙醇和乙醚过滤洗涤干燥后,即可得到多胺改性介孔炭(AC-EDA).

1.2.3 性质表征 样品孔结构利用北京贝士德仪器科技有限公司生产的3H-2000Ps2型比表面及孔径分析仪测定,以氮气为吸附介质、在77K下和相对压力(P/P0)为10-3～1.0的范围内进行氮吸附测定.测试前样品在300℃下脱气12h.采用BET法计算介孔炭总比表面,按照 Horvath-Kawazoe(H-K)方程、BJH方程分别计算介孔炭微孔(VH-K)与中孔容积(VBJH),以上2者之和计为总孔(Vtotal).利用德国Bruker公司TENSOR27FTIR型红外光谱仪扫描60次,作红外谱图.

1.3 吸附性能

碘与亚甲基蓝碘吸附值:碘值按照GB/T12496.8-1999[18]的标准方法测定;亚甲基蓝吸附值按照 GB/T12496.10-1999[19]的标准方法测定.

重金属Pb(II)离子的吸附:分别称取0.1g改性前后的介孔炭样品置于250mL的三角瓶中,准确加入100mL浓度依次从30mg/L到200mg/L的硝酸铅溶液,置于恒温空气振荡器中,于25,35,45℃下振荡24h至吸附平衡,过滤后,采用普析原子吸收分析仪测定 Pb(II)离子的平衡浓度.作一组平行样.

平衡吸附量(qe)根据式(1)计算:

式中:c0和ce分别为溶液中吸附质的初始浓度和吸附平衡浓度,mg/L;V为溶液体积,mL;m为介孔炭的质量,g.

2 结果与分析

2.1 介孔炭材料表征

根据国际理论与应用化学协会(IUPAC)分类标准,按照不同尺寸孔隙中分子吸附的不同,将多孔炭吸附剂结构分为微孔(孔径<2nm)、中(介)孔(2nm<孔径<50nm)和大孔(孔径>50nm).中孔既是吸附质分子的通道、支配着吸附过渡,并对大分子吸咐发挥重要作用[20-21].而且,在活性炭的改性过程中,接枝多胺分子需要有效进入活性炭孔内,才能更有效地对活性炭进行改性.介孔炭由于具有较大的孔道结构和易于调控的中孔孔径,易于在孔道内进行分子接枝改性[22].

不同条件下制得的蔗渣基生物质多孔炭的亚甲基蓝值与碘值如表1所示.从表1数据可以看出,在实验所选水平范围内,活化功率、浸渍比与活化时间对于蔗渣生物质多孔炭的得率、亚甲基蓝值及碘值的影响均较大.极差分析表明,活化功率对炭样品的亚甲基蓝值影响最大,其次是浸渍比和活化时间,预炭化时间对炭样品的影响较小.一般认为亚甲基蓝值主要吸附在孔径较大的孔内,其数值的高低主要表征活性炭中孔数量[23],而碘值的高低则表征活性炭微孔数量.在制备的9个样品,亚甲基蓝值最大的3个样品分别是I3、I2和I7,说明这3个样品含有较大的中孔孔容.

表1 不同条件下生物质炭材料得率与亚甲基蓝值Table1 The yield and adsorption capability of bagasse activated carbons

通过低温氮吸附进一步表征了样品 I3、I2和I7的比表面与孔容,氮气吸附脱附等温线如图1所示.在低相对压力下(P/P0≤0.01)均迅速上升,说明这3个生物质炭样品中含有一定量的微孔[24].在相对压力约为0.4时,I2和I3曲线凸起,出现毛细凝聚的体系[25],吸脱附等温线不相重合,形成了滞后回线,之后出现吸附平台,没有甩尾曲线,符合IUPAC分类的(IV)型等温线特征,表明生物质炭样I2和I3的孔结构主要由微孔和介孔构成.I7的低温氮吸附等温线在相对压力约为0.4时亦出现了滞后回线,表明生物质炭样I7同样含有大量中孔结构,但随着相对压力的继续增加,由于炭样中含有部分大孔结构,多层吸附逐步形成[25],曲线出现甩尾现象,说明 I7的孔结构由微孔、介孔和大孔组成.进一步的计算表明,样品I3、I2、I7的BET比表面积分别为1021,968,816m2/g,总孔容分别为0.669,0.647,1.184cm3/g,介孔孔容占其总孔容的比例分别高达47.8%,51.2%和91.9%,以上结果表明制备的多孔炭样品I2、I3、I7属于介孔炭.

2.2 炭材料FTIR分析

炭样 I3改性前后的 FTIR红外光谱如图2所示.

图1 生物质炭I2、I3和I7的低温氮吸附脱附等温线Fig.1 N2adsorption isotherms for biomass-based activated carbons I2、I3and I7

由图2可知,介孔炭样品I3在497,671,1168,1581,1693cm-1等处有吸收峰,其中1168、1581cm-1处吸收峰较强,1168cm-1处吸收峰是由含有酮基的 γC-C-C骨架伸缩和弯曲振动引起,1581cm-1是由 β-双酮的 γC=O伸缩振动引起,而1693cm-1可能是由α、β不饱和酫的γC=O伸缩振动引起[24].硝酸氧化改性后,材料在1320,1520,1590,1718cm-1处出现了新的吸收峰,其中1718cm-1处较强的吸附峰是C=O伸缩的α,β-不饱和酸造成,1320cm-1处吸收峰是由δO-H键面内弯曲引起,1590处吸收峰是由 C=O不饱和酮伸缩引起[26],这说明硝酸氧化改性成功地在I3表面上修饰了羧酸基官能团.胺化改性后的介孔炭在405,1061,1212,1382,1531cm-1等处有新的较强吸收峰,其中1531cm-1左右处较强的吸收峰是由仲酰胺γN-H弯曲引起,1212,1330cm-1处吸附峰可能分别由脂肪族胺、芳香仲胺的C-N仲胺伸缩引起,1382处吸附峰是由 γ-N=C=O伸缩振动引起,而1061cm-1可能是由γ=C-O-C伸缩振动引起[26-27].比较改性前后吸收峰,可以看出胺化改性后材料表面上含有丰富的氮基基团,这表明改性后乙二胺被成功地引到了介孔炭样品I3上.

图2 改性前后介孔炭I3样品的红外光谱Fig.2 Spectra of carbon I3 before and after modification

2.3 改性对炭材料吸附Pb(II)的影响

样品I3、I3-HNO3与I3-EDA在25℃下对不同浓度Pb(II)离子的吸附性能与去除率如图3表示.从图3可以看出,3种样品对Pb(II)离子的吸附去除能力存在明显差异.在低浓度时,在溶液 Pb(II)离子浓度小于60mg/L时,I3-HNO3与I3-EDA对水中的 Pb(II)离子的去除率接近100%,而未改性的I3材料对Pb(II)离子的去除率只有40%左右;随着Pb(II)离子浓度的升高,3种材料对Pb(II)离子的吸附量均明显增大,在Pb(II)浓度达到200mg/L时,I3-EDA对Pb(II)吸附量达到150mg/g,而I3的对Pb(II)离子的吸附量不足100mg/g,两者相差1.5倍;而且随着溶液Pb(II)浓度的升高,I3-EDA对水中Pb(II)的去除率始终保持在较高水平,即使在溶液Pb(II)浓度高达150mg/L时, I3-EDA对Pb(II)离子的去除率也高于85%,而I3、I3-HNO3对Pb(II)离子的去除率均<50%.

功能多孔材料对金属离子的吸附不仅取决于其在多孔材料内部的扩散容易程度,还依赖于功能材料表面化学性质(如络合能力、位阻效应、亲水性等)[28].经化学改性后,材料孔容与比表面积通常变小.但本实验数据表明,材料 I3经过HNO3与乙二胺改性后,制备的新材料对Pb(II)离子去除能力更强,这说明表面化学在上述改性材料的 Pb(II)离子吸附中发挥着更为重要的作用.而且,与硝酸氧化改性材料I3-HNO3相比,胺化改性材料I3-EDA对Pb(II)有更大的吸附量.上述结果暗示,胺化改性材料I3-EDA对水中Pb(II)有更好的去除能力,胺化改性能有效增强介孔炭对水中Pb(II)离子的分离性能.

图3 介孔炭I3,I3-HNO3和I3-EDA对水中不同浓度Pb(II)的吸附量与去除率Fig.3 Lead adsorption ability and removal rate for different mesoporous carbons I3, I3-HNO3and I3-EDA

2.4 温度对胺化介孔炭吸附Pb(II)离子的影响

材料I3-EDA在25、35、45℃3种不同温度下,对水中Pb(II)离子的吸附如图4所示,从图中可以看出,温度对胺化介孔炭材料 I3-EDA对 Pb(II)离子吸附性能因 Pb(II)离子的浓度变化而变化.在第一阶段,即在溶液Pb(II)浓度<10mg/L时,温度对I3-EDA的 Pb(II)吸附性能影响较小;随着溶液中Pb(II)的浓度增大,温度对材料I3-EDA对Pb(II)的吸附性能影响增大.如在溶液 Pb(II)离子初始浓度为200mg/L时,25、35、45℃下经I3-EDA吸附平衡后,溶液 Pb(II)离子平衡浓度分别为48、42、35mg/L,平衡吸附量分别为151、172、185mg/g.升高温度有利于吸附,这意味着 Pb(II)离子在材料I3-EDA上的吸附是吸热反应,化学反应可能在吸附过程中发挥主导作用[29].

图4 温度对胺化改性材料I3-EDA吸附Pb(II)离子的影响Fig.4 Effect of temperature on Lead(II) adsorption on mine-modified carbon I3-EDA

2.5 胺化介孔炭对Pb(II)等温吸附

为进一步分析胺化改性材料 I3-EDA对水溶液中 Pb(II)的吸附特性,采用 Langmuir、Freundlich、Redlich-Peterson与Temkin等温模型,通过Origin 软件分别对各等温平衡数据进行非线性拟合,拟合参数结果如表2所示,45℃下Pb(II)在 I3-EDA上的等温拟合曲线如图5所示.Langmuir等温模型主要应用于吸附剂表面均一的单分子层吸附,且被吸附的分子之间不互相影响[30];Freundlich和Temkin等温模型均能较好地描述非均质吸附,前者吸附热随吸附量呈对数形式降低,后者呈线性降低[31-32];Redlich-Peterson既可用于单分子层吸附,也用于多分子层吸附[33].如图5所示,Freundlich与Temkin拟合曲线与 Pb(II)在材料上的实验数据重合性较好,而 Langmuir拟合曲线与实验数据拟合度较差;表2表明,Freundlich与Temkin两个模型对实验数据的拟合相关系数R2均明显高于Langumir和Redlich-Peterson,表明 Freundlich、Temkin两个模型能较好的描述胺化改性材料 I3-EDA对水溶液中Pb(II)的吸附特性,而Langmuir等温模型不适于描述该行为,这表明胺化改性材料I3-EDA表面能量分布不均一,而不是 Langmuir模型假定的均一型,即改性材料 I3-EDA表面有的部位能量高,吸附力较强,结合紧密;有的部分能量低,吸附力较弱.胺化改性材料 I3-EDA对Pb(II)吸附上表现的能量不均一,暗示着该材料对Pb(II)的吸附即可能有多分子层的表面物理吸附,又有单分子层内部化学吸附[30-33]. Freundlich常数 n均大于1,表明生物质炭胺化改性材料I3-EDA对Pb(II)吸附属于优惠吸附.

表2 Pb(II)离子在胺化改性材料I3-EDA上的吸附等温拟合参数Table2 Isotherm parameters for Lead(II) adsorption onto mine-modified carbon I3-EDA

图5 胺化改性材料I3-EDA对Pb(II)离子的等吸附拟合曲线Fig.5 Isotherms of Lead(II) adsorption on mine-modified carbon I3-EDA at45℃

2.6 胺化介孔炭对Pb(II)的吸附热力学

吸附剂对吸附质的作用过程中产生的热效应是吸附的重要特征之一,根据吸附焓变 ΔH0、吸附熵变ΔS0和吸附自由能变ΔG0等3个热力学参数进行分析.采用van’t Hoff方程,吸附平衡常数Kd值根据文献采用固液相浓度比计算[22,34]:

式中:Xe是溶质在吸附剂相中的平衡浓度, mg/L;c0是溶液初始浓度,mg/L;Kd为分配系数,反映了吸附剂与吸附质结合能力的强弱;R是气体常数,为8.314J/(mol·K);T为实验温度,K.

吸附过程的 ΔH0、ΔS0及 ΔG0数据见表2.根据吸附交换理论,对于固液吸附,吸附质分子由溶液相交换到固相吸附剂固与溶液的固液相界面时会失去一部分自由度[34],这是熵减小的过程;胺化介孔炭吸附剂吸附金属Pb(II)离子的同时必然有大量水分子解吸,即水分子在炭材料上整齐、紧密的排列变为解吸后的自由运动,这是熵增加的过程.吸附过程总熵变是溶质的吸附(熵减小)与溶剂的脱附(熵增大)两者的总和,它取决于溶剂和溶质与固体表面作用的强弱以及它们的分子体积.热力学数据表明熵变为正值,表示吸附过程中固液界面的自由度增大,即吸附反应为熵推动过程,这可能是由于 Pb(II)离子替换了炭材料表面上的水分子,增大了体系中的自由度.自由能变 ΔG0<0,表明 Pb(II)在胺化改性材料上的吸附是自发反应,且自由能变ΔG0的绝对值随着随温度升高而变大,表示吸附过程的自发性与温度正相关,这暗示着温度升高有利于促进水合金属离子的脱水作用,从而使 Pb(II)更易与炭材料表面的活性位结合[35].焓变 ΔH0>0,表明 Pb(II)在胺化改性材料上的吸附是吸热反应,升高温度有利于吸附的进行,随着溶液初始浓度的增大,焓变减少,说明溶液浓度增大不利反应的进行,这与ΔG0表现出的规律一致.当初始浓度从150mg/L增大到200mg/L时,吸附自由能变ΔG0变成了绝对值更小的负值,结合熵变 ΔS0变化规律,说明该吸附过程更容易在低浓度下自发进行[33].

表3 胺化改性材料I3-EDA对Pb(II)离子的吸附热力学参数Table3 Thermodynamic data for adsorption of Pb (II) on I3-EDA

3 结论

3.1 甘蔗渣为原料,采用微波辅助磷酸活化法能制备出了比表面积和介孔率分别高达1021cm3/g和47%的生物质介孔炭,并以此为前驱体,通过胺化改性,制备了新型胺化介孔炭材料.元素分析与红外光谱分析显示,生物质介孔炭通过乙二胺的改性反应成功合成了多胺螯合介孔炭.制备的胺化改性介孔炭材料 I3-EDA对水溶液中Pb(II)离子的饱和吸附量高达180mg/g,对水溶液中较高浓度的Pb(II)去除率可高达100%,表现了良好的潜在商业应用价值.潜在商业应用价值.

3.2 硝酸与乙二胺改性对生物质介孔炭吸附去除 Pb(II)离子有促进作用.改性剂类别对介孔炭材料吸附 Pb(II)离子性能有支配作用.经硝酸与胺化改性后,介孔炭对 Pb(II)离子吸附作用明显增强,在溶液Pb(II)离子浓度小于60mg/L时,2种改性材料对水中的 Pb(II)离子的去除率接近100%,远高于未改性的介孔炭材料(40%左右);在3种炭材料中,胺化改性材料对Pb(II)离子的吸附去除能力最强,在溶液初始浓度高达150mg/L时,乙二胺改性介孔炭材料Pb(II)离子去除率依然高达80%,表明乙二胺改性对增强介孔炭吸附Pb(II)发挥了主导作用.

3.3 环境温度对胺化改性材料的 Pb(II)离子吸附性能促进作用.在不同温度下,胺化改性材料I3-EDA对水溶液中Pb(II)离子的吸附量随溶液初始浓度的升高而增大;在较高的初始浓度下,胺化改性材料对Pb(II)离子的吸附量和去除率而随温度增高而增大,说明提高温度有利胺化改性材料吸附去除水溶液中的Pb(II).

3.4 Pb(II)在胺化改性材料 I3-EDA的静态等温吸附行为较好地符合Freundlich与Temkin模型,而不适合于Langmuir模型,表明蔗渣生物质炭表面吸附位对 Pb(II)离子的吸附力不均一.吸附热力学研究表明,胺化改性材料I3-EDA对水溶液中 Pb(II)的吸附标准吉布斯自由能(ΔG0)<0,而标准焓变(ΔH0)>0,说明该吸附是自发的吸热反应过程,化学反应在吸附过程中发挥了重要作用.

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Preparation of amine-modified mesoporous activated carbon and its adsorption of lead (II) from aqueous solution.

LI Kun-quan1*, YANG Mei-rong1, WANG Yan-jin2, JIA Jia-qi1, ZHENG Zheng3
(1.College of Engineering, Nanjing Agricultural University, Nanjing210031, China；2. Key Laboratory of New Materials and Facilities for Rural Renewable Energy, Ministry of Agriculture, Henan Agricultural University, Zhengzhou450002, China；3.Environmental Science and Engineering Department, Fudan University, Shanghai200433, China). China Environmental Science,2014,34(8)：1985～1992

Biomass-based mesoporous carbons were prepared from bagasse by microwave assisted H3PO4activation. Polyamine groups were modified on the prepared carbon channels’ surfaces by nitric acid oxidation followed by reaction with ethylenediamine. The influence of initial concentration, temperature, carbon dose on the adsorption capacity, characteristic and thermodynamics of Pb (II) on the modified mesoporous carbon was investigated. The results showed that nitrogen-containing groups such as amido and imido group were successfully grafted on the surface of mesoporous carbon. The introduction of nitrogen-containing polyamine groups greatly enhanced the separation of Pb (II) from aqueous solution. The Langmuir Pb (II) adsorption capacity on the polyamine-modified carbon reached nearly180mg/g, which was1.5times of that on the untreated mesoporous carbon. The removal rate of Pb (II) from aqueous solution was significantly improved on the polyamine-modified carbon. Almost100% of Pb (II) was adsorbed on the modified carbon with Pb (II) initial concentration less than60mg/L. The adsorption amount of Pb (II) was increased with increasing temperature. The adsorption behavior and thermodynamic data suggested that the polyamine-modified material had a heterogeneous surface energy distribution, the adsorption was a spontaneous endothermic process, and chemical reaction could be involved and play an important role.

t：mesoporous carbon；amine modification；adsorption；lead ion；ethylenediamine

X703

：A

：1000-6923(2014)08-1985-08

李坤权(1976-),男,江苏,副教授,博士,主要研究领域为环境纳米材料与污染控制.发表研究论文30余篇.

2013-11-30

国家自然科学基金项目(51102136);教育部博士点基金项目(20110097120021)

* 责任作者, 副教授, kqlee@njau.edu.cn