有机蛭石和有机二氧化硅纳米片层的吸附性能研究

发布时间：2020-03-19 14:49

【摘要】：有机粘土矿物的吸附研究是目前污水处理的热点问题,对于开发成本效益的新型吸附剂具有指导意义。本文制备并表征了系列有机蛭石(organo-Vt)和有机二氧化硅纳米片层(organo-SiNSs),详细研究了产物的表面和结构特点。此外,以双酚A和苯甲酸为代表性污染物,分别研究了二者(organo-Vt和organo-SiNSs)的吸附性能和吸附机理。研究结果如下:制备了含联苯和联吡啶Gemini表面活性剂(BHBP和DHBP)的organo-Vt。XRD、FT-IR和TG等表征结果表明,蛭石具有极低的饱和表面活性剂添加量(0.4CEC)。相比于DHBP-Vt,BHBP-Vt具有较大层间距和较高的表面活性剂负载量。BHBP-Vt和DHBP-Vt对双酚A的最大吸附量分别为143.35和139.72 mg g~(-1),这是由于苯环之间的π-π相互作用略强于吡啶环和苯环之间的π-π相互作用所致。此外,还证明吸附的双酚A和游离的双酚A之间的π-π堆积也进一步促进了吸附过程。首次制备了含苯环和羟基Gemini表面活性剂(BHPD和BHHP)的organo-SiNSs。相比于BHHP-SiNSs,BHPD-SiNSs具有更大的层间距和更高的表面活性剂负载量。两种organo-SiNSs可以快速吸附(10 min以内)水中的苯甲酸。BHPD-SiNSs和BHHP-SiNSs对苯甲酸的最大吸附量分别为81.72 mg g~(-1)和58.44mg g~(-1),这是由于π-π相互作用的强度远强于氢键所致。此外,对上述两个体系(organo-Vt和organo-SiNSs)进行了动力学、等温线和热力学研究。吸附后的吸附剂可通过简单的乙醇或盐酸洗涤实现三个循环的再生,实现吸附循环。
【图文】：

合成过程

图 2.1 BHPD合成过程Fig. 2.1 synthetic process of BHPD合成的 BHPD 表面活性剂可通过一系列的表征方法来检验纯度，例如熔红外光谱分析、元素分析及核磁等。②含羟基的 Gemini 表面活性剂 BHHP 根据 Liu 等[48]文献合成。反应方程.2 所示。合成步骤如下：一定量的正丙醇、十六烷基二甲基叔胺与浓盐酸雾消失后，加入一定量环氧氯丙烷。回流时再滴加一定量十六烷基二甲在回流条件下反应 5 h，即可得到 BHHP 粗产物。通过将产物用乙酸乙酯减压蒸馏进行抽滤提纯，并将混合物置于真空干燥箱中，在 60 °C 下干燥得到产物 BHHP。

红外谱图,红外谱图,元素分析,纯度

图 2.5 BHBP 和 DHBP 红外谱图Fig. 2.5 FT-IR spectra of BHBP and DHBP性剂 BHBP 和 DHBP 的熔点分析、元素 212.7（±0.2） °C。元素分析计算值 C，C，75.21%；H，12.07%；N，3.55%。1H3.3（t, 16H），1.71（t, 4H），1.26（s, 5BP 具有很高的纯度，可用于后续改性实 290.5（±0.1） °C。元素分析计算值 C， C，65.67%；H，11.95%；N，3.51%。1H4H），2.01（d, 4H），1.26（s, 52H），0的纯度，可用于后续的改性实验。片层的表征
【学位授予单位】：中国石油大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O647.3;X703

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