Page 197 - 《精细化工》2020年第9期
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第 37 卷第 9 期 精 细 化 工 Vol.37, No.9
202 0 年 9 月 FINE CHEMICALS Sept. 2020
水处理技术与环境保护
铁基柱撑蒙脱石的制备及其对芘的吸附
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张银萍 1,2 ,奚 凯 1,2 ,孟祥天 1,2 ,吴仕希 1,2 ,顾正桂 ,张 杰
(1. 南京师范大学 分析测试中心,江苏 南京 210046;2. 南京师范大学 化学与材料科学学院,江苏 南京 210046)
摘要:以钙基蒙脱石(Ca-MMT)、七水合硫酸亚铁为原料,通过柱撑、煅烧等方式制备了铁基柱撑纳米蒙脱石
(Fe-MMT)。利用 SEM、TEM、BET、XRD、TGA 等手段对样品结构进行表征,考察了 Fe-MMT、Ca-MMT
对芘的吸附性能,并探究了其对芘的吸附机理。结果表明,相对于 Ca-MMT,Fe-MMT 结晶度降低,但热稳定
性增强,表面形貌发生变化,铁元素取代部分钙元素,铁元素质量分数达到 5.597%,铁元素吸附率达到 99.95%。
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Ca-MMT 孔道总比表面积为 29.86 m /g,而 Fe-MMT 孔道总比表面积上升至 51.27 m /g。Ca-MMT 对芘的吸附容
量约为 15.00 mg/g,而 Fe-MMT 对芘的吸附容量提升至 95.43 mg/g。5 次循环利用后,Fe-MMT 对芘的吸附量仍
然能达到 70.9 mg/g,吸附率维持在 88%以上,具有可循环利用性。
关键词:铁基柱撑蒙脱石;吸附;多环芳烃;微结构;水处理技术
中图分类号:X703 文献标识码:A 文章编号:1003-5214 (2020) 09-1911-07
Preparation of Fe-pillared montmorillonite and its adsorption for pyrene
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ZHANG Yinping , XI Kai , MENG Xiangtian , WU Shixi , GU Zhenggui , ZHANG Jie
(1. Analysis and Testing Center, Nanjing Normal University, Nanjing 210046, Jiangsu, China; 2. School of Chemistry
and Materials Science, Nanjing Normal University, Nanjing 210046, Jiangsu, China)
Abstract: Fe-pillared montmorillonite(Fe-MMT) was prepared from Ca-montmorillonite (Ca-MMT) and
FeSO 4•7H 2O by calcination. The structure of the prepared Fe-MMT was characterized by SEM, TEM, BET,
XRD and TGA. The adsorption performances of Fe-MMT and Ca-MMT to pyrene were investigated. The
adsorption mechanism of pyrene was explored. The results showed that compared with Ca-MMT, Fe-MMT
had lower crystallinity but higher thermal stability. The surface morphology of sample changed, iron
replaced part of calcium, the mass fraction of iron reached 5.597%, and the adsorption rate of iron reached
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99.95%. The specific total surface area of pore canal of Ca-MMT was 29.86 m /g, while that of Fe-MMT
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was up to 51.27 m /g. The absorption capacity of Ca-MMT to pyrene was about 15.00 mg/g, while that of
Fe-MMT topyrene increased to 95.43 mg/g. After 5 times of recycling, the adsorption capacity of FE-MMT
to pyrene can still reach 70.9 mg/g, maintaining above 88% of the initial adsorption efficiency, which was
recyclable.
Key words: Fe-pillared montmorillonite; adsorption; polycyclic aromatic hydrocarbons; microstructure;
water treatment technology
随着工农业产业的发展,多环芳烃(PAHs)等 一直致力于寻找去除此类有机污染物的环境友好型
[1]
持久性有机污染物的排放量与日俱增 。进入大气 材料 [4-5] 。
的污染物通过干湿沉降进入水体、土壤等生态系统 蒙脱石是膨润土的主要矿物成分,呈现出层状
领域,而且容易发生迁移 [2-3] ;同时,PAHs 对自然 结构特征,具有大量的空隙,封存大量的可交换性
界的生命体有三致作用(致癌、致畸、致突变),给 阳离子,其具有膨胀性、吸附性和层间阳离子的交
[6]
人类的生产、生活及健康带来危害。所以,科学界 换性 。因此,采用其他元素改性蒙脱石,制备出
收稿日期:2020-02-09; 定用日期:2020-06-05; DOI: 10.13550/j.jxhg.20200085
基金项目:国家自然科学基金青年基金项目(41501239);江苏省自然科学基金青年基金项目(BK20150976)
作者简介: 张银萍(1981—),女,高级实验师,E-mail:40389@njnu.edu.cn。联系人:张 杰(1980—),男,实验师。E-mail:40042@njnu.edu.cn