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
