摘要：［目的］風(fēng)化煤來源廣泛，價格低廉，且具有孔徑分布合理、活性官能團豐富的特點，可通過改性提高其吸附性能，處理高濃度重金屬廢水，具有較大的開發(fā)價值。本文旨在以風(fēng)化煤為原料制備一種高效的鉛修復(fù)劑并對其吸附機制進行探究，以期為含鉛廢水的凈化提供材料基礎(chǔ)和理論支撐，同時為風(fēng)化煤的高值化利用提供方向。［方法］采用乙烯胺改性、響應(yīng)曲面法制備和優(yōu)化風(fēng)化煤修復(fù)劑的制備工藝，在批量吸附實驗的基礎(chǔ)上結(jié)合掃描電鏡（SEM）、比表面及孔隙度分析儀（BET）、傅里葉變換紅外光譜儀（FT-IR）、X 射線衍射儀（XPS）等表征技術(shù)，對該材料的吸附機理進行探究。［結(jié)果］確定了三乙烯四胺改性風(fēng)化煤制備鉛修復(fù)劑的工藝參數(shù)：體系pH=4. 98、乙烯胺用量2. 58 mL·g-1 風(fēng)化煤、超聲時間為64. 34 min、超聲功率為350 W；該修復(fù)劑對鉛的吸附過程符合擬二級動力學(xué)模型和Langmuir 模型，表明該過程是以化學(xué)吸附為主的單分子層吸附，最大吸附容量達228 mg·g-1，較原煤提高了48%；熱力學(xué)分析顯示，ΔGlt;0、ΔHgt;0、ΔSgt;0，即該反應(yīng)是自發(fā)的吸熱反應(yīng)，且溫度升高促進反應(yīng)的發(fā)生；超聲改性的破壞作用和三乙烯四胺的接枝使該修復(fù)劑的介孔面積減小了63. 14%、微孔面積增大了126%，同時表面豐富的羥基、羧基、羰基、酰胺基等活性基團與鉛發(fā)生配位或絡(luò)合反應(yīng)，促進了其對鉛的捕獲。［結(jié)論］本研究獲得了一種高效的鉛修復(fù)材料，乙烯胺用量和超聲溫度是影響該材料吸附性能的顯著因素，微孔面積增大以及豐富的活性基團（羥基、羧基、羰基、酰胺基）是其主要的鉛吸附機制。

關(guān)鍵詞：風(fēng)化煤； 乙烯胺改性； 鉛污染； 響應(yīng)曲面法

中圖分類號：X172；X703 文獻標識碼：A 文章編號：1671-8151（2024）02-0099-11

隨著原生鉛冶煉、鉛蓄電池、電鍍、燃料、汽油、玻璃等工業(yè)的發(fā)展，大量的含鉛廢水被直接排放［1-2］。鉛被列為第一類有毒污染元素，具有生物蓄積性強、毒性持久等特點［3-6］，長期暴露在鉛污染的場所中會造成人體的永久性損傷［7-8］。當(dāng)人體內(nèi)含有一定數(shù)量的鉛時，血液和神經(jīng)系統(tǒng)會被嚴重損害，尤其是對兒童的智力發(fā)育產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的影響［9-10］。因此，鉛污染廢水問題亟待解決。

目前，鉛污染廢水常用的處理方法包括吸附、化學(xué)沉淀［11］、絮凝［12］、膜過濾［13］、離子交換［14］等，其中吸附法具有成本低、操作簡單，無二次污染等優(yōu)點，成為使用頻率最高、適用范圍最廣的鉛污染廢水治理方法［1，15-16］。無機材料（沸石、生物質(zhì)炭、硅藻土）［17-18］、有機材料（海藻酸鈉、殼聚糖、瓊脂）［19］以及有機無機復(fù)合材料等［20-21］是常見的吸附材料，但是利用煤基廢棄資源作為重金屬修復(fù)劑的研究鮮見報道。風(fēng)化煤來源廣泛價格低廉，且具有孔徑分布合理、活性官能團豐富的特點，通過改性可提高其吸附性能［22］，具有處理高濃度重金屬廢水的潛力，在解決環(huán)境污染問題的同時，實現(xiàn)風(fēng)化煤的高效利用。作為一種低成本吸附劑，風(fēng)化煤具有較大的開發(fā)價值。

本研究以風(fēng)化煤為原料，三乙烯四胺（TETA）為改性劑，采用乙烯胺改性結(jié)合響應(yīng)面工藝優(yōu)化法制備風(fēng)化煤改性修復(fù)劑（JK-B）。在批量吸附實驗的基礎(chǔ)上結(jié)合掃描電鏡（SEM）、比表面及孔隙度分析儀（BET）、傅里葉變換紅外光譜儀（FT-IR）、X 射線衍射儀（XPS）等表征技術(shù)，對該材料的吸附機理進行探究，以期為鉛污染廢水的修復(fù)提供材料基礎(chǔ)和理論支撐，為風(fēng)化煤的高值化利用提供方向。