席夫碱功能化硼硅沸石ZSM-5增强Pb2+和Cd2+离子吸附性能及其环境修复应用研究

本研究创新性地通过席夫碱（Schiff base）功能化修饰MFI型硼硅沸石，显著提升其对Pb2+和Cd2+的吸附效能。采用水热法合成硼硅沸石后，通过β-丙氨酸与水杨醛缩合构筑孔道内席夫碱修饰体系（[B]ZSM-5@βA-SASB），经多尺度表征（XRD/FT-IR/FE-SEM/BET等）证实功能化结构。最优样品(1:2)在100 mg L?1初始浓度下对Pb2+/Cd2+去除率分别达76.8%和71.9%，吸附动力学符合伪二级模型，为重金属污染治理提供绿色高效解决方案。

　　

材料

硅酸（SiO₂·xH₂O）、硼砂（Na₂B₄O₇·10H₂O）、四丙基溴化铵（TPABr, C₁₂H₂₈N·Br）、水杨醛（C₇H₆O₂）、β-丙氨酸（C₃H₇NO₂）、醋酸镉（Cd(CH₃COO)₂）、硝酸镉（Cd(NO₃)₂）和硝酸铅（Pb(NO₃)₂）购自Merck公司。氢氧化钠（NaOH）、氯化钠（NaCl）、硫酸（H₂SO₄, 98%）和乙醇（C?H?O, 96%）购自伊朗Mojallali化学工业综合体。所有化学品均直接使用无需纯化。

吸附剂表征

本研究将具有MFI结构的硼硅沸石用β-丙氨酸功能化，并进一步与水杨醛发生缩合反应。图1展示了功能化沸石与纯[B]ZSM-5及β-丙氨酸的XRD谱图。可见所有谱图在2θ范围为7–10°和23–25°处均显示MFI结构的特征峰。此外，在改性沸石的XRD谱图中可检测到β-丙氨酸在2θ = 25.9°的主峰。

结论

本研究介绍了一种用于去除污染水中Pb²⁺和Cd²⁺离子的高效吸附剂。通过水热法合成硼硅沸石，并用β-丙氨酸与水杨醛形成的席夫碱对其进行改性制备了该吸附剂。表征技术证实了沸石孔道内席夫碱的形成。吸附研究采用0.1 g改性沸石对Pb²⁺和Cd²⁺离子（初始浓度100 mg L^?1）进行吸附。