李佳蔓， 戴業(yè)欣， 李雨薇， 劉 芳， 趙朝成， 王永強

(中國石油大學(華東) 化學工程學院， 山東 青島 266555)

酚類化合物是被廣泛利用的、重要的化工原料，環(huán)境中的含酚污染物大量來源于石油化工、煤氣、制藥等各類工業(yè)排放物中，具有較強的毒性和持久性，對環(huán)境和生物造成的危害極大[1]。隨著工業(yè)的不斷發(fā)展，環(huán)境中含酚廢水的污染越來越嚴重。其中，對硝基苯酚(p-NP)是一種典型的酚類污染物，毒性高，很難被生物降解，主要通過呼吸道或皮膚吸收對人體產(chǎn)生毒害作用，大量存在于焦化廠、煉油廠、染料廠等的工業(yè)廢水中[2]。聯(lián)合國、國際海事組織等規(guī)定其為有毒污染物，并做出了大氣、地面水、水排放、廢棄物、食品包裝、海洋運輸?shù)确矫娴墓芾硪笈c容許限值。目前去除廢水中的p-NP 常用生物降解法、光催化氧化法、吸附法、萃取法、Fenton試劑氧化法、超聲波處理法等技術(shù)方法。生物法效率不理想[3]，F(xiàn)enton試劑氧化法和超聲波處理法單獨使用時處理效率較低，更宜配合使用[4]，而其他方法大都存在工藝復雜、運營成本高、能耗高等缺點。吸附法以技術(shù)簡單、效果好、成本低、環(huán)境友好及出水水質(zhì)較好等特點被廣泛應用于實際生產(chǎn)中[5-6]。

吸附法的關(guān)鍵在于選擇吸附劑。多孔材料是常用的吸附劑，其中介孔碳材料[7]以其較大的比表面積和孔體積使其具有可觀的吸附容量、介孔孔徑均一有利于污染物在孔道中的擴散和吸附、擁有較高的力學穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性、在表面引入不同功能的基團對其進行功能化改性[8]可以提高吸附性能等特點，成為良好吸附劑的選擇。介孔碳的常用合成方法為軟模板法和硬模板法，其中，劉蕾[9-10]、Fang等[11]的軟模板法研究發(fā)展已較為成熟。為了進一步提高介孔碳的吸附能力，通常引入各種基團來改變吸附材料的表面化學特性。金屬改性是引入金屬單質(zhì)或低價態(tài)離子負載在介孔碳表面，通過其對吸附質(zhì)的較強結(jié)合力來提高介孔碳吸附劑的吸附性能。其中鐵改性以其鐵的絡(luò)合作用增強介孔碳與水中有機污染物的親和力、碳與還原后的單質(zhì)鐵可能在水中形成原電池效應產(chǎn)生電化學反應對有機物有降解作用等原理有助于介孔碳材料的吸附行為。目前介孔碳載鐵方法有一步法直接合成、浸漬、溶膠-凝膠、共沉淀等常用方法，已廣泛應用于吸附領(lǐng)域，其中一步法是一種工藝簡便、效率高的有效改性方法。

本文中，筆者使用軟模板法中的水熱合成法[12]，以F127為模板劑、酚醛樹脂為碳源制備介孔碳材料(MC)，采用一步合成法[13]以Fe(NO3)3·9H2O為鐵源對MC進行鐵改性，得到載鐵復合介孔碳材料Fe/MC-x(x為鐵/酚摩爾比，x=0.5、1.0、1.5)。對MC和Fe/MC-x進行表征分析，研究并對比了鐵改性前后介孔碳材料對p-NP的吸附性能。

1 實驗部分

1.1 試劑

F127(PEO106PPO70PEO106)，分析純，Sigma Aldrich產(chǎn)品；間苯二酚、九水合硝酸鐵(Fe(NO3)3·9H2O)、一水合檸檬酸，分析純，國藥集團化學試劑有限公司產(chǎn)品；甲醛、無水乙醇，分析純，西隴化工股份有限公司產(chǎn)品；對硝基苯酚(p-NP)，分析純，上海麥克林生化科技有限公司產(chǎn)品；高純氮氣，體積分數(shù)99.2%，青島天源氣體產(chǎn)品；實驗中用水均為去離子水。

1.2 介孔碳及其鐵改性材料的制備

參考文獻[9-11]的水熱合成法，依次加入1.5 g F127和2.3 g間苯二酚、20 mL去離子水和20 mL無水乙醇、2.3 g一水合檸檬酸，攪拌1 h使固體完全溶解，保持攪拌狀態(tài)逐滴加入2.5 g質(zhì)量分數(shù)37%的甲醛溶液，繼續(xù)攪拌1 h。將溶液轉(zhuǎn)移至100 mL 水熱反應釜中，130 ℃保持10 h后將所得沉淀離心洗滌3次，100 ℃真空干燥10 h。使用管式加熱爐將干燥的沉淀物于氮氣氣氛中700 ℃焙燒3 h(升溫速率1 ℃/min)，冷卻至室溫后所得固體即為介孔碳MC。

參考文獻[14]的一步法，進行鐵改性MC實驗，分別稱取0.42、0.85、1.26 g Fe(NO3)3·9H2O固體，在加入F127和間苯二酚的步驟后加入，其他步驟同介孔碳制備，所得對應比例的載鐵材料用Fe/MC-x表示，其中x為鐵與間苯二酚的摩爾比，x=0.5、1.0、1.5。

1.3 介孔碳及其鐵改性材料的表征

采用透射電子顯微鏡(JEM-2100UHR型透射電子顯微鏡，日本電子株式會社產(chǎn)品)、N2吸附-脫附(Micromeritics Chem BET 3000自動物理吸附儀，美國麥克儀器公司產(chǎn)品)、小角X射線衍射(D8 Advance X射線衍射儀，德國Bruker公司產(chǎn)品)、紅外光譜(Vector 33型傅里葉變換紅外光譜儀，德國Bruker公司產(chǎn)品)分別對MC和Fe/MC-x(x=0.5、1、1.5)進行結(jié)構(gòu)性質(zhì)表征。

1.4 對硝基苯酚(p-NP)吸附實驗

取不同質(zhì)量濃度的p-NP溶液100 mL于250 mL 錐形瓶中，分別加入不同質(zhì)量的MC、Fe/MC-x材料，置于恒溫水浴振蕩器上保持一定溫度振蕩吸附一定時間后抽濾，紫外分光光度計測定濾液濃度[15]。

1.5 吸附能力及模型計算

參考張雙等[16]的計算方法，計算吸附劑的平衡吸附量、t時刻的吸附量和去除率、吸附等溫方程式、吸附動力學模型。吸附劑的平衡和t時刻吸附量、去除量計算公式見式(1)～(3)。

(1)

(2)

(3)

Langmuir模型表達方程見式(4)。

(4)

Langmuir方程中定義了獨有的無量綱分離因子RL來幫助預測吸附模型，見式(5)。

(5)

Freundlich模型表達方程見式(6)。

(6)

準一級動力學模型、準二級動力學模型和內(nèi)部粒子擴散模型見式(7)～(9)。

ln(Qe-Qt)=lnQe-k1t

(7)

(8)

Qt=kit0.5+C

(9)

式(1)～(9)中，Qe、Qt為吸附過程達到平衡時、t時刻對應吸附劑的吸附量，mg/g；P為吸附平衡時吸附質(zhì)的去除率，%；C0、Ce、Ct分別為吸附質(zhì)的初始、吸附過程達到平衡時、t時刻質(zhì)量濃度，mg/L；V為吸附質(zhì)溶液的體積，L；m為吸附劑的量，mg；Qm表示達到吸附平衡時單分子層最大吸附量，mg/g；KL表示吸附平衡常數(shù)，L/mg；RL表示吸附過程中的性質(zhì)，無量綱；KF為Freundlich親和系數(shù)，mg/g；n為Freundlich常數(shù)，與吸附體系的性質(zhì)有關(guān)，無量綱；k1為準一級動力學吸附速率常數(shù)，min-1；k2為準二級動力學吸附速率常數(shù)，g/(mg·min)；h為初始吸附速率，mg/(g·min)；以Qt對t0.5作直線，截距為C，斜率為顆粒內(nèi)擴散速率系數(shù)ki，mg/(g·min)0.5。

這樣讓學生體會狐貍的狡猾和老虎的愚笨：狐貍開始緊張，眼珠骨碌碌一轉(zhuǎn)想辦法，虛張聲勢，扯著嗓子借老天爺嚇老虎，借老虎的威風嚇跑百獸，多么狡猾。老虎開始愣住了，半信半疑，后來的信以為真，多么愚笨。

2 結(jié)果與討論

2.1 介孔碳及其鐵改性材料的物性表征

2.1.1 微觀形貌分析

鐵改性前后介孔碳材料的電鏡照片如圖1所示。

圖1 MC及Fe/MC-x(x=0.5、1.0、1.5)的TEM照片F(xiàn)ig.1 Transmission electron microscope image ofMC and Fe/MC-x (x=0.5,1.0,1.5)(a),(b) MC; (c),(d) Fe/MC-0.5; (e),(f) Fe/MC-1.0;(g),(h) Fe/MC-1.5

由圖1觀察知，淺色部分為材料孔道，深色為孔壁，孔道均呈蠕蟲狀，為無序的[17]介孔排列結(jié)構(gòu)，孔徑較為均勻。對比MC的電鏡照片，F(xiàn)e/MC-x材料上出現(xiàn)明顯的黑點，隨著鐵/酚摩爾比的增加，黑點密度增大，推斷這些黑點為改性行為引入的鐵物種，即載鐵量隨加鐵量的增加而增大。所負載的鐵物種無團聚現(xiàn)象，分散較為均勻，但載鐵后材料的規(guī)整度降低，可能是由于一步法中直接添加的鐵源參與了預聚體聚合過程[11]，影響其按照模板劑有序聚合，造成材料結(jié)構(gòu)變雜亂。

2.1.2 介孔結(jié)構(gòu)分析

鐵改性前后介孔碳材料的氮氣吸-脫附曲線及孔徑分布如圖2所示，結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)如表1所示。由圖2可知，N2吸-脫附曲線均出現(xiàn)了遲滯環(huán)，根據(jù)國際純粹化與應用化學聯(lián)合會(IUPAC)吸附等溫線的分類判斷，均為第Ⅳ型吸附等溫線，即相對壓力較低時主要為單分子層吸附，之后發(fā)生多層吸附，最后外表面吸附，吸附過程中產(chǎn)生毛細管凝聚現(xiàn)象，則吸附等溫線上出現(xiàn)了突躍，為典型的介孔材料吸附等溫線。MC與Fe/MC-0.5和Fe/MC-1.0的曲線差別不大，突躍點處的相對壓力相似，故這三者孔徑大小相似。Fe/MC-1.5的曲線上顯示的吸附量較前三者明顯減小，遲滯環(huán)也較其他材料減小，突躍點處的p/p0較其他3種材料略減小，說明孔徑相應減小。

由圖2(b)的孔徑分布圖觀察可得到相同的結(jié)果，MC及Fe/MC-x的孔徑分布較為狹窄均一，集中在3～4 nm，隨著加鐵量的增加材料的孔徑相應減小，這可能是因為引入鐵物種時，當引入量增加會阻塞部分孔道，導致孔徑略有減小。這與表1所示結(jié)構(gòu)參數(shù)是對應的。

圖2 MC及Fe/MC-x(x=0.5、1.0、1.5)的N2吸-脫附曲線與孔徑分布圖Fig.2 Adsorption-desorption isotherms of nitrogen and distribution of pore size for MC and Fe/MC-x (x=0.5,1.0,1.5)(a) Adsorption-desorption isotherms; (b) Distribution of pore size

AdsorbentPore diameter/nmPore volume/(cm3·g-1)Specific surface area/(m2·g-1)MC3.440.24643.6Fe/MC-0.53.500.23635.6Fe/MC-1.03.490.24636.0Fe/MC-1.53.160.15587.2

2.1.3 成分晶相分析

鐵改性前后介孔碳材料的X射線粉末衍射譜圖如圖3所示。由圖3(a)可以發(fā)現(xiàn)，4條小角譜圖曲線相似，表明這4個材料的孔道結(jié)構(gòu)相似；且均只在2θ=1°附近觀察到1個明顯的小角XRD 衍射峰[18]。引入鐵后峰強度減弱但仍然明顯，表明介孔碳及其鐵改性材料無明顯的有序性，且改性后材料的孔道規(guī)整度下降，這與TEM的結(jié)果相一致。參考文獻[19]，推測造成這種現(xiàn)象的原因可能為改性時所引入的鐵物種也參與了模板劑和酚醛樹脂預聚體的組裝過程，造成組裝結(jié)果受到影響，整體規(guī)整度下降；另外，實驗所選用的鐵源為Fe(NO3)3·9H2O，在反應過程中Fe3+水解生成H+，故鐵源的加入和鐵源的量增大的同時，反應體系的酸性強度增大，酚醛縮聚的速率受到影響[14]，則酚醛縮聚過程和自組裝過程的協(xié)調(diào)性也受到影響，復合材料的孔道變得更加雜亂。

由圖3(b)可以發(fā)現(xiàn)，4條廣角譜圖曲線相似，改性后的材料在2θ=44.6°處觀察到鐵的衍射峰，且隨載鐵量的增加而增大，而MC中未觀察到此峰，表明改性實驗成功引入了鐵物種，并且隨著加鐵量的增加復合材料的載鐵量也相應增加，這也與TEM結(jié)果相一致。與此峰相應的晶面間距為0.203 nm，這與體心立方結(jié)構(gòu)(bbc)的α-Fe0的(110)晶面間距相一致(JCPDS card No.06-0696)[20]，說明改性行為使介孔碳負載的鐵物種的存在形式為納米零價鐵。復合材料合成時，在惰性氣體氛圍中的高溫煅燒環(huán)境下，達到600 ℃時即可利用高溫碳熱還原將鐵粒子還原成零價鐵的狀態(tài)[12,20]，在本實驗中，高溫煅燒條件選用了700 ℃，則碳源與硝酸鐵粒子發(fā)生高溫碳熱反應將所引入的三價鐵粒子還原為零價鐵?？赡苡捎诩予F量不夠多，故鐵的衍射峰較弱。

圖3 MC及Fe/MC-x(x=0.5、1.0、1.5)的小角和廣角XRD譜Fig.3 Low-angle and wide-angle XRD patterns of MC and Fe/MC-x (x=0.5，1.0，1.5)(a) Low-angle XRD patterns; (b) Wide-angle XRD patterns

2.1.4 基團特征分析

鐵改性前后介孔碳材料的紅外光譜圖如圖4所示。由圖4可以得知，在4條曲線中均可找到：3437 cm-1左右為介孔碳表面酚羥基(O—H, —COOH)的伸縮振動[21]的譜峰；2900 cm-1、2800 cm-1左右處的C—H鍵的伸縮振動峰；1746 cm-1左右為C=O、內(nèi)酯基、酮基、羧基、醛基等官能團的伸縮振動峰[22]；1650～1500 cm-1左右為芳環(huán)的伸縮振動[23]譜帶；1300～1000 cm-1為具有醚鏈結(jié)構(gòu)的氧化物的C—O—C對稱伸縮振動、醇中C—O的伸縮振動等[22,24]譜峰。并且，F(xiàn)e/MC-x在上述波段中比MC吸收明顯，表明改性后介孔碳材料表面含氧官能團的結(jié)構(gòu)較未改性時發(fā)生了變化，改性行為使得介孔碳材料表面的含氧官能團相應增加，從而增加了介孔碳材料表面的極性，這對于材料的吸附能力是有利的。

此外，F(xiàn)e/MC-x譜圖中出現(xiàn)而MC譜圖中未出現(xiàn)的峰為：1418 cm-1左右的Fe的特征吸收峰；900 cm-1以下的波譜范圍中，鐵改性材料與介孔碳材料的圖譜有明顯區(qū)別，出現(xiàn)了很多新的吸收峰，比如在880 cm-1左右處出現(xiàn)Fe—OH的共平面變形譜帶[25]、800～400 cm-1的Fe—O的伸縮振動[26]譜帶等。隨著加鐵量的增加，以上這些峰都相應地增強。因為物理吸附過程不會產(chǎn)生新的特征譜帶，僅能改變原吸附分子特征吸收譜帶的位移和強度，所以推斷鐵改性后的介孔碳材料存在化學吸附，從而引起了新的吸收峰。圖4結(jié)果說明，鐵改性介孔碳材料表面帶有鐵化學鍵吸附活性位，有利于吸附行為，較MC擁有更好的吸附性能。

2.2 反應條件對p-NP在鐵改性前后介孔碳材料上的吸附性能的影響

2.2.1 吸附劑量的影響

吸附劑的用量對p-NP在鐵改性前后介孔碳材料上的吸附量和去除率的影響如圖5所示。由圖5可得，相同實驗條件下，4種材料對p-NP的吸附量均隨吸附劑量的增加而降低，且吸附量的降低速率逐漸減緩。鐵改性材料吸附量大于MC，其由大到小的順序為Fe/MC-1.0、Fe/MC-1.5、Fe/MC-0.5、MC。使用最小劑量5 mg時，各材料對p-NP的吸附量最大。其中Fe/MC-1.0的吸附量最大，為220.35 mg/g，吸附劑量為25 mg時，最大去除率為92.33%。4種材料對p-NP的去除率均隨吸附劑量增加而升高，鐵改性材料去除率均明顯大于MC，去除率由大到小的順序為Fe/MC-1.0、Fe/MC-1.5、Fe/MC-0.5、MC。圖5結(jié)果說明，當25 ℃下吸附20 mg/Lp-NP溶液，使用最大劑量25 mg時各材料對p-NP的去除率最大，具有最佳鐵負載量的吸附劑是Fe/MC-1.0。

圖5 吸附劑投加量對p-NP在MC及Fe/MC-x(x=0.5、1.0、1.5)上的吸附量(Qe)和去除率(P)的影響Fig.5 The influence of amount of adsorbent (Qe) onadsorption capacity and removal rate (P) of p-NP onMC and Fe/MC-x (x=0.5, 1.0, 1.5)T=25 ℃; C0=20 mg/L; t=3 h

吸附劑具有一定的吸附容量，未達吸附飽和前，溶液中的p-NP分子被吸附，使得溶液中p-NP分子的量降低；達到或接近吸附劑吸附容量時，溶液中p-NP分子不再被吸附[27]。體系中p-NP分子的總量不變時，吸附劑量的增加增大了體系中總的吸附容量，故使用高劑量的吸附劑時，去除率大但吸附量小。

2.2.2 反應溫度的影響

不同溫度、不同p-NP質(zhì)量濃度下MC及Fe/MC-x的吸附等溫線如圖6所示。對等溫吸附數(shù)據(jù)進行Langmuir和Freundlich 模型擬合[16]，擬合數(shù)據(jù)如表2所示。

由圖6可得，不同溫度下各材料的吸附量均隨p-NP溶液初始濃度增加而增大，溶液初始濃度較大時，吸附劑與溶液間形成的質(zhì)量濃度梯度較大，促進了吸附過程的進行[27]，故溶液初始濃度越高，吸附質(zhì)被吸附的量越大。鐵改性后的Fe/MC-x材料吸附量均大于MC，25 ℃下Fe/MC-1.0吸附30 mg/Lp-NP溶液時擁有最大吸附量，為201.84 mg/g。改性后材料表面帶有鐵化學鍵吸附活性位，吸附能力較MC提高，載鐵量增加即鐵化學鍵吸附活性位點增加，對應改性材料吸附能力提高，但由N2吸-脫附測試結(jié)果可知，當鐵/酚摩爾比增加到1.5時改性材料的比表面積明顯減小，導致材料本身提供的吸附位點減少，使得吸附量下降，但仍高于MC。由圖6看到，隨著溫度升高，4種材料對p-NP的吸附量均減小，且其吸附量差距也減小。溫度升高時，p-NP在水中的溶解度增加，p-NP更多地溶解[28]到水中，使得吸附劑對其吸附量下降。推斷吸附是放熱反應，高溫不利于這4種材料的吸附行為。45 ℃時Fe/MC-1.0的吸附量仍然大于25 ℃時的MC，再次說明鐵改性可以提高介孔碳的吸附性能。

圖6 不同溫度時不同初始吸附劑質(zhì)量濃度下MC和Fe/MC-x(x=0.5、1.0、1.5)吸附劑對p-NP的吸附等溫線Fig.6 The adsorption isotherm of p-NP on MC and Fe/MC-x(x=0.5, 1.0, 1.5) at different temperaturesm=10 mg; t=3 h

表2中，Langmuir模型假定單分子層吸附，吸附均勻；Freundlich模型用來描述表面分布不均的吸附過程。由表2可知，p-NP在各吸附劑上的吸附擬合Freundlich 模型，線性相對更好，即這些吸附屬于多分子層的非均質(zhì)吸附。KL隨溫度升高整體減小，可見這些吸附是放熱過程，升溫不利于各吸附劑對p-NP的吸附；KF隨溫度升高整體降低，說明吸附劑的吸附量隨溫度的升高而降低；00.5，即各吸附劑對p-NP的吸附屬于優(yōu)先吸附，吸附易于進行。

表2 p-NP在MC和Fe/MC-x(x=0.5、1.0、1.5)吸附劑上的吸附等溫參數(shù)Table 2 The adsorption parameters for adsorption of p-NP on MC and Fe/MC-x (x=0.5, 1.0, 1.5) adsorbents

2.2.3 吸附時間的影響

p-NP在MC及Fe/MC-x上的吸附量與時間的關(guān)系如圖7所示。由圖7觀察得，吸附開始后0～60 min 內(nèi)，4種材料對p-NP的吸附速率較快、吸附量迅速增大，在60～180 min內(nèi)吸附量增長減緩，變化較小，趨于穩(wěn)定，即達到吸附平衡狀態(tài)。這是因為吸附初始階段p-NP主要被吸附在吸附劑的外表面，溶液的濃度相對較大，溶質(zhì)分子擴散速率較快，吸附位點充裕，瞬時吸附速率較大；隨著吸附過程進行，p-NP分子由外層向內(nèi)層擴散，溶液濃度降低，擴散阻力增大，此時內(nèi)擴散成為速率控制步驟，吸附活性點相應減少，擴散速率下降，吸附速率降低[4,29]。本實驗條件下，MC上p-NP可在100 min左右達到吸附平衡，而鐵改性后材料均可在60 min左右達到吸附平衡。MC和Fe/MC-x均具有較大的比表面積和孔體積，且相差不大，鐵改性行為主要提高了介孔碳材料的吸附性能、有利于吸附的發(fā)生，故鐵改性材料較MC可以更快到達吸附平衡。

圖7 MC和Fe/MC-x(x=0.5、1.0、1.5)吸附劑對p-NP的吸附動力學曲線Fig.7 The adsorption kinetics of p-NP on MC andFe/MC-x (x=0.5, 1.0, 1.5) adsorbentsT=25 ℃; C0=30 mg/L; m=10 mg

2.2.4 吸附動力學

根據(jù)圖7吸附量與吸附時間之間的關(guān)系揭示吸附動力學，研究吸附過程的傳質(zhì)和化學反應、吸附速率和吸附動態(tài)平衡。對MC和Fe/MC-x吸附p-NP 的動力學數(shù)據(jù)擬合結(jié)果見表3。由表3得，由一級動力學模型計算所得4種吸附劑平衡吸附量均與實驗結(jié)果相差較大，線性相關(guān)性介于0.9352～0.9892之間，擬合一級動力學效果不理想，即4種吸附劑的吸附過程中膜擴散步驟控制的限制較小。由二級動力學模型計算所得4種吸附劑平衡吸附量與實驗結(jié)果接近，線性相關(guān)性均在0.99以上，擬合二級動力學較好，吸附速率可能受電子共用或電子轉(zhuǎn)移的化學吸附機理的控制。擬合內(nèi)部粒子擴散模型所得4種吸附劑的線性相關(guān)性介于0.9258～0.9878之間，線性相關(guān)性不理想，即吸附劑結(jié)構(gòu)對吸附過程的影響較小。鐵改性后材料的吸附量和初始吸附速率均得到提高，其中Fe/MC-1.5的初始吸附速率是MC的4倍左右。由此可見，4種吸附劑對水中p-NP 的吸附動力學主要遵從準二級動力學模型，反應吸附機制為外部液膜擴散和吸附、內(nèi)部顆粒擴散等所有過程，吸附過程主要以化學吸附為速率控制步驟。

表3 p-NP在MC和Fe/MC-x(x=0.5、1.0、1.5)吸附劑上的動力學參數(shù)Table 3 The kinetic parameters for p-NP adsorption on MC and Fe/MC-x (x=0.5, 1.0, 1.5) adsorbents

exp—The results of experiment; cal—The results of calculation

3 結(jié) 論

(1)介孔碳(MC)及其鐵改性材料(Fe/MC-x，x=0.5、1.0、1.5)的介孔孔徑均一，孔道無序，有較大的比表面積，改性使得MC成功負載零價鐵、有序性下降、各官能團均有加強，有利于對對硝基苯酚(p-NP)的吸附。

(2)考察吸附劑量和吸附等溫線發(fā)現(xiàn)，平衡吸附量與吸附劑投加量呈負相關(guān)，與初始濃度呈正相關(guān)，去除率與吸附劑投加量呈正相關(guān)，溫度升高不利于吸附。在恒溫25 ℃、p-NP溶液初始質(zhì)量濃度20 mg/L、吸附劑量5 mg、吸附3 h條件下，MC和Fe/MC-x的平衡吸附量分別為137.37、150.63、220.35和164.58 mg/g；當投加量為25 mg時，去除率分別為67.16%、76.68%、92.33%和88.25%，說明介孔碳的功能化提高了對p-NP的吸附能力，最佳載鐵吸附劑為Fe/MC-1.0。吸附行為遵循Freundlich模型，為非均質(zhì)的多層吸附，吸附容易進行且吸附放熱。

(3)通過MC和Fe/MC-x對p-NP的吸附時間和動力學研究發(fā)現(xiàn)，MC對p-NP的吸附平衡在100 min 左右達到，F(xiàn)e/MC-x在60 min左右時達到，鐵改性后材料的吸附速率提高。4種吸附劑對p-NP的吸附過程均對準二級動力學曲線線性擬合相關(guān)性最準確，化學吸附為吸附速率的主要控制步驟。