銀摻雜改性蒙脫土對苯酚吸附性能的研究

熊健 李偉 王鵬 白志勇 陳鵬 付昭浩

（西藏大學(xué)理學(xué)院 西藏拉薩 850000）

銀摻雜改性蒙脫土對苯酚吸附性能的研究

熊健 李偉 王鵬 白志勇 陳鵬 付昭浩

（西藏大學(xué)理學(xué)院 西藏拉薩 850000）

文章制備了銀摻雜十八烷基三甲基溴化銨改性蒙脫土(Ag/STAB-MMT)，研究了Ag/STAB-MMT對苯酚的吸附性能。結(jié)果表明，Ag/STAB-MMT對苯酚的吸附性能優(yōu)于蒙脫土、STAB改性蒙脫土及銀摻雜蒙脫土；在溫度為20℃、pH=10.0、吸附時間為120m in的條件下，吸附劑用量為2.5g/L時銀摻雜改性蒙脫土對對苯酚的吸附率最大。

銀摻雜改性蒙脫土；苯酚；吸附率

蒙脫土因其獨特的層狀結(jié)構(gòu)而具有吸附性能[1-2]，但天然蒙脫土表面具有親水性，不利于在有機相中的分散及對有機物質(zhì)的吸附。對天然蒙脫土進(jìn)行摻雜改性，得到一系列摻雜/改性蒙脫土，將其應(yīng)用到水中酚類物質(zhì)的吸附，可以獲得較大的吸附容量，充分利用了我國的自然資源，在水污染治理方面起到一定作用[3-8]。

苯酚是一種對自然環(huán)境危害大的有機污染物，特別對人類及動植物危害較大，對水中酚類物質(zhì)的處理很有必要[9]。本實驗利用十八烷基三甲基溴化銨（STAB）和銀粒子對天然蒙脫土進(jìn)行摻雜和改性，增強蒙脫土對水中苯酚的吸附性能。

1 實驗儀器和試劑

儀器：掃描電鏡（JSM-6510LV，日本JEOL公司）、PXRD(Rigaku ULTiMaIV，日本)、Inca X-Man能譜儀（英國Oxford公司）、紫外可見分光光度計（上海菁華儀器廠）、90-2型攪拌器（上海精科實業(yè)有限公司）、離心機（上?？莆鲈囼瀮x器廠）、PHS-2C型pH計（上?？祪x）等。

藥品：蒙脫土（分析純，阿拉丁試劑有限公司）、苯酚（分析純，阿拉丁試劑有限公司）、十八烷基三甲基溴化銨（分析純，阿拉丁試劑有限公司）、硝酸銀（分析純，阿拉丁試劑有限公司）、硼氫化鈉（分析純，阿拉丁試劑有限公司）、氫氧化鈉（分析純，阿拉丁試劑有限公司）、鹽酸（分析純，阿拉丁試劑有限公司）。

2 實驗方法

2.1 摻雜改性蒙脫土的制備

稱取10g蒙脫土于100mL的燒杯中，分別加入0.2gSTAB和50mL去離子水，加熱攪拌5h，用水離心洗滌后放入80℃烘箱烘干，烘干后取出研細(xì)，得到STAB-MMT。

稱取5g STAB改性蒙脫土，加入50mL去離子水，攪拌30min，然后加入適量硝酸銀溶液后攪拌2h，再加入一定量的硼氫化鈉溶液攪拌2h，離心并自然烘干后研細(xì)，得到Ag/STAB-MMT。

2.2 摻雜改性蒙脫土的表征

用掃描電鏡（SEM）法、X射線衍射（XRD）法和能譜（EDS）法對已制備好的摻雜改性蒙脫土進(jìn)行表征。

2.3 摻雜改性蒙脫土對苯酚的吸附實驗

2.3.1 苯酚標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

首先找出苯酚的最大吸收波長為λmax=270nm。分別配制苯酚質(zhì)量濃度為：2mg/L、4mg/L、8mg/L、12mg/L、16mg/L、20mg/L、24mg/L，利用紫外分光光度計分別測其吸光度，然后繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

2.3.2 不同蒙脫土對苯酚吸附的對比

在20℃、pH為7.0時，分別取100mg蒙脫土（MMT）、STAB改性蒙脫土（STAB-MMT）、銀摻雜蒙脫土（Ag-MMT）、銀摻雜改性蒙脫土（Ag/STAB-MMT）對50mL 50mg/L的苯酚溶液進(jìn)行不同時間的攪拌，離心后取上層清液，并進(jìn)行吸光度測定，算出吸附率。

其中，P0為苯酚的初始質(zhì)量濃度，P為吸附后苯酚的質(zhì)量濃度，單位均為mg/L。

2.3.3 吸附劑用量對吸附率的影響測定

分別取25mg、75mg、100mg、125mg、175mg和225mg的Ag/STAB-MMT，在pH=7.00、室溫下，對50mL50mg/L的苯酚溶液進(jìn)行120min的攪拌，離心后取上層清液進(jìn)行吸光度的測定，根據(jù)公式算出吸附率見公式（1）。

2.3.4 pH對吸附率的影響測定

取125mg的Ag/STAB-MMT，通過1mol/L鹽酸和0.5mol/L的氫氧化鈉對苯酚溶液進(jìn)行pH的調(diào)節(jié)，對50mL50mg/L的苯酚溶液進(jìn)行120min的攪拌，離心后取上層清液進(jìn)行吸光度的測定，根據(jù)公式算出吸附率。

3 結(jié)果與討論

3.1 銀摻雜改性蒙脫土的表征結(jié)果

3.1.1 SEM表征結(jié)果

圖1中的A、B、C、D分別為Ag-MMT、STAB-MMT、Ag/STAB-MMT、MMT的SEM圖。通過對比可知，摻雜改性后的蒙脫土的層狀結(jié)構(gòu)未改變。

圖1 不同蒙脫土的SEM圖

3.1.2 XRD表征結(jié)果

用XRD對摻雜改性后的蒙脫土進(jìn)行表征，結(jié)果如表1所示。說明了摻雜改性后的蒙脫土層間距有所增大。

表1 不同蒙脫土的XRD測試數(shù)據(jù)

3.1.3 EDS表征結(jié)果

圖2a為銀摻雜蒙脫土的EDS表征圖、圖2b為銀摻雜改性蒙脫土的EDS表征圖、圖2c為蒙脫土的EDS表征圖。通過EDS表征，表明銀粒子摻雜成功。

圖2 不同蒙脫土的EDS圖

3.2 對苯酚吸附的實驗結(jié)果

3.2.1 苯酚的標(biāo)準(zhǔn)曲線

如圖3所示，苯酚的質(zhì)量濃度與其吸光度呈線性關(guān)系，標(biāo)準(zhǔn)曲線方程為y=0.01157x-0.0316，相關(guān)系數(shù)R=0.997，標(biāo)準(zhǔn)曲線方程中y為吸光度A、x為苯酚的質(zhì)量濃度。

圖3 苯酚標(biāo)準(zhǔn)曲線圖

3.2.2 影響苯酚吸附條件的實驗測定結(jié)果

如圖4中1為蒙脫土的曲線、2為STAB改性蒙脫土的曲線、3為Ag摻雜蒙脫土的曲線、4為銀摻雜改性蒙脫土的曲線。如圖所示，不同蒙脫土均在120min時對苯酚的吸附基本達(dá)到平衡，經(jīng)對比得出Ag/ STAB-MMT對苯酚的吸附性能優(yōu)于其它三種蒙脫土，因此將120min作為本實驗的最佳吸附時間。

圖4 吸附時間對苯酚吸附率的影像圖

Ag/STAB-MMT的用量對苯酚吸附率的影響如圖5所示。隨著吸附劑用量的增多，對苯酚的吸附率不斷增大，當(dāng)Ag/STAB-MMT的用量為125mg時，苯酚吸附率的變化不明顯。因此，本實驗將Ag/STABMMT的用量選為2.5g/L。

圖5 Ag/STAB-MM T的用量對吸附率的影響

圖6 pH對吸附率的影響

pH的影響結(jié)果如圖6所示。在溶液的pH=10.0時，Ag/STAB-MMT對苯酚的吸附率最大。pH為5～10范圍內(nèi)，苯酚的吸附率隨pH增大呈增大趨勢，其中pH為9～10時，苯酚吸附率幅度最大；pH為10時，達(dá)到最大，pH為10～11時，苯酚吸附率呈現(xiàn)明顯降低趨勢。分析其原因為苯酚的解離常數(shù)為1.1×10-10（pKa=9.96），當(dāng)pH＜9.96時，苯酚主要以分子形式存在；pH＞9.96時，苯酚以離子形式存在；當(dāng)pH＞10時，離子濃度增大，使苯酚吸附能力減弱[10]。

4 結(jié)論

制備了銀摻雜改性蒙脫土，并通過SEM、XRD、EDS進(jìn)行了表征，結(jié)果表明摻雜、改性成功。利用Ag/ STAB-MMT對苯酚進(jìn)行吸附實驗，找出了最佳吸附條件，即在20℃、pH=10.0，吸附時間為120min，Ag/ STAB-MMT用量為2.5g/L時對苯酚的吸附率最大。

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Study on phenol-absorptivity ofsilver-dopedmodifiedmontmorillonite

Xiong Jian LiWei Wang Peng BaiZhi-yong Chen Peng Fu Zhao-hao

（SchoolofScience,TibetUniversity,Lhasa 850000,Tibet）

In this paper,we have studied phenol-absorptivity of silver-doped octadecyl trimethyl ammonium bromide(STAB)modifiedmontmorillonite(Ag/STAB-MMT)which was prepared in laboratory based on the standardmethod.The resultshows that the phenol-absorptivity of Ag/STAB-MMTwas higher thanmontmorillonite, STABmodifiedmontmorillonite and silver-dopedmontmorillonite.Itwas found that the phenol-absorptivity of Ag/STAB-MMT had the highest value at the conditions for which the concentration of substance was 2.5g/L, time duration forabsorptionwas120min,and temperaturewas20℃with pH of10.

Ag/STABMMT;phenol;absorptivity

10.16249/j.cnki.54-1034/c.2016.02.019

X832

A

1005-5738（2016）02-117-006

[責(zé)任編輯：索郎桑姆]

2016-07-13

2015年度西藏大學(xué)國家級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項目“改性膨潤土在廢水處理中的應(yīng)用研究”（項目號：201510694004）；2014年度西藏大學(xué)青年科研培育基金項目“摻雜/改性蒙脫土吸附水中酚類物質(zhì)性能的研究”（項目號：ZDPJZK201401）階段性成果。

熊健，女，漢族，河北唐山人，西藏大學(xué)理學(xué)院講師，主要研究方向為材料化學(xué)。