过程工程学报 ›› 2026, Vol. 26 ›› Issue (8): 898-910.DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225291
边子琦1, 郭宇1*, 吴红梅1, 龚亚丽1, 张姗1, 丁长胜2
Ziqi BIAN1, Yu GUO1*, Hongmei WU1, Yali GONG1, Shan ZHANG1, Changsheng DING2
摘要: 本研究通过将3-氨丙基三甲氧基硅烷功能化海藻酸钠与3-脲丙基三甲氧基硅烷功能化MCM-41分子筛进行复合,成功构建了一种高效吸附铅离子(Pb2+)的海藻酸钠水凝胶复合膜(U-MCM-41@ASA)。功能化MCM-41分子筛嵌入海藻酸钠水凝胶网络中,显著增加了吸附活性位点,提高了海藻酸钠水凝胶复合膜的吸附性能。采用多种表征手段对U-MCM-41@ASA复合膜的微观结构、表面形貌、官能团种类、表面化学状态及其热稳定性进行了系统分析。结果表明,U-MCM-41均匀分散于海藻酸钠基质中,且表面富含氨基等活性基团,为Pb2+的吸附提供了丰富的吸附位点。U-MCM-41@ASA复合膜对水溶液中Pb2+的去除主要依赖于膜表面有机官能团与Pb2+的配位螯合作用、静电吸附作用和离子交换作用。吸附动力学和吸附热力学分析表明,该吸附过程是一种自发、吸热的熵增行为,符合准二级动力学模型与Langmuir吸附等温线模型。当复合膜用量为15 mg、溶液pH为5.5、吸附温度为45℃、Pb2+初始浓度为200 mg/L、吸附时间为240 min时,U-MCM-41@ASA复合膜对Pb2+的最大吸附容量达到266.67 mg/g。此外,该复合膜经过重复使用5次后,其吸附容量仅下降10%。U-MCM-41@ASA复合膜具有较好的吸附性能和优良的再生性能,还具有制备工艺简单、环境友好等优势,在含铅废水处理领域展现出良好的应用前景。