Page 197 - 《精细化工》2020年第9期

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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2
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1,2
1,2
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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