Page 198 - 《精细化工》2020年第9期
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·1912· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 37 卷
选择性强的复合材料得到越来越多的关注 [6-7] 。在以 余上清液,得到残留在离心管底部的固体产物。根
往报道中,研究者们利用蒙脱石的离子交换特性, 据文献 [15] 方法,将样品于 105 ℃干燥 24 h,研磨,
将低聚或高聚羟基铁阳离子插入蒙脱石层间制备出 置于马弗炉中,以5 ℃/min的升温速率加热至350 ℃,
[8]
了铁基改性蒙脱石 ,同时采用微波和超声协同技 恒温 3 h,获得赤红色 Fe-MMT 粉末。采用邻菲啰啉
[9]
术制备出了铁铝蒙脱石 。制备的铁铝蒙脱石能增 法测定上清液中铁元素的浓度 [16] 。
大比表面积,大大降低了蒙脱石表面的亲水性 [10] , 1.3 Fe-MMT 结构表征
从而增加了其疏水性能。铁元素将蒙脱石的层与层 采用 X 射线衍射仪对 Fe-MMT 进行层面间距测
撑开 [11] ,经过进一步煅烧,脱去已插入层间的柱撑 定,以 Cu 靶 K α 为辐射源,工作电压及工作电流分
剂中的水分和羟基后形成了铁基柱撑物 [12] 。柱撑物 别设置为 40 kV 和 300 mA,步宽为 0.02,扫描范
将蒙脱石矿物层间撑开而得到具有稳定结构的网孔 围为 2.5~40。应用扫描电镜二次电子模式观察
状复合材料。然而,在实际应用过程中,进入孔状 Fe-MMT 表面微观形貌,加速电压为 10.0 kV,工作
结构的铁离子容易流失。因此,需要寻找能与铁离 距离为 8 mm。采用透射电镜配 STEM 模式观察样
子发生键合又不发生铁离子流失的位点。 品的元素分布形态,加速电压 200 kV。采用热重分
在吸附并去除环境中疏水性有机污染物方面, 析仪系统地分析了热量及质量变化趋势。采用比表
铁元素具有空轨道,与疏水性 PAHs 分子的作用力 面积及孔径分布分析仪测定样品的比表面积和孔径
高于钙元素、钠元素。芘是中环 PAHs,降解速率比 分布,测试条件:压力为标准大气压,样品测定前
低环 PAHs 慢 [13] ,其在水体、沉积物等环境中含量 在 260 ℃脱附 8 h。
较高 [14] 。因此,本文以钙基蒙脱石(Ca-MMT)、硫 1.4 Fe-MMT 吸附芘
酸亚铁作原料,通过柱撑、煅烧等方式制备铁基柱 无机盐溶液的配制:称取 8.8 g Na 2 HPO 4 •12H 2 O,
撑纳米蒙脱石(Fe-MMT)用以吸附去除芘分子, 3.0 g KH 2 PO 4 , 1.0 g NH 4 Cl, 0.5 g NaCl 加入去离子水
并探究了 Fe-MMT 的吸附性能、吸附容量及重复利 中,摇匀后定容至 1 L。
用过程中吸附效率的变化。此外,还阐述了其对疏 芘溶液的配制:采用移液枪取 50 µL 芘的甲醇
水性芘分子的吸附机制,期望为进一步用于 PAHs 溶液(2.0 g/L),加入无机盐溶液中,摇匀后用无机盐
去除提供理论支撑。 溶液定容至 1 L。
Ca-MMT 及 Fe-MMT 吸附芘实验:依次取芘溶
1 实验部分
液 10、20、30、40、50、60、70、80、90 和 100 mL,
1.1 试剂与仪器 分别加入盛有 0.01 g Ca-MMT 和 Fe-MMT 的锥形瓶
钙基纳米蒙脱石(Ca-MMT),AR,山东司邦 中。采用无机盐溶液将溶液定容至 100 mL。不添加
得制药有限公司;七水合硫酸亚铁、芘、甲醇、1,10- Ca-MMT、Fe-MMT 的空白溶液作为对照。将所有
邻菲啰啉,AR,西格玛奥德里奇(上海)贸易有限 锥形瓶置于摇床,于室温下振荡 3 d,转速为 160 r/min,
公司;乙腈,色谱纯,西格玛奥德里奇(上海)贸 以达到吸附平衡。
易有限公司;十二水合磷酸氢二钠、磷酸二氢钾、 芘浓度测定:取出振荡均匀的样品,置于高速
氯化铵、氯化钠,AR,上海凌峰化学试剂有限公司。 离心机,以 5000 r/min 的转速离心 10 min,随后取
D/max 2500/PC 型转靶 X 射线衍射仪,日本理 上清液 15 mL,并采用 0.25 µm 滤膜过滤,过滤后
学公司;JEOL 7600F 型扫描电子显微镜,日本 JEOL 采用荧光分光光度计测定溶液中残留的芘,激发波
公司;JEOL 2100F 型透射电子显微镜,日本 JEOL 长和发射波长分别为 270 和 390 nm。以荧光强度为
公司;Diamond TG/DTA/DSC 型热重分析仪,美国 纵坐标,芘浓度为横坐标绘制标准曲线方程。标准
2
Perkin-Elmer 公司;Autosorb i 型比表面积及孔径分 曲线方程为 y=49.82 +5774x,相关系数 R =0.971。
布分析仪,美国康塔仪器公司。 根据文献 [17] , Fe-MMT 表面吸附芘 可采用
1.2 Fe-MMT 的制备 Langmuir(式 1)和 Freundlich(式 2)吸附动力学
铁基柱撑剂制备:首先,称取 5.564 g FeSO 4 •7H 2 O, 方程拟合吸附过程。
然后将其溶于去离子水中,搅拌均匀后转至容量瓶 1
Langmuir 等温吸附方程为: e = e + (1)
并用去离子水定容至 200 mL,配制得到 0.1 mol/L Q e Q 0 QK L
0
FeSO 4 溶液。 Freundlich 等温吸附方程为:Q e = K F ·ρ e 1/n (2)
铁基柱撑蒙脱石制备:向烧杯中加入 20 g 式中:ρ e 、Q e 分别为平衡吸附质量浓度(mg/L)和吸
Ca-MMT,逐滴加入 200 mL FeSO 4 ,室温搅拌 24 h 附量(mg/g);Q 0 为饱和吸附量(mg/g);K L 为 Langmuir
后,静置老化 48 h,离心收集清液 20 mL,弃去剩 吸附常数(L/mg);K F 为吸附能力常数(mg/g);n 为吸