壳聚糖/CTAB复合改性膨润土对活性红X-3B的吸附
发布时间：2021-11-11 13:19
以壳聚糖和十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）为改性剂,制备了复合改性膨润土,并利用傅里叶红外光谱仪（FTIR）和X射线衍射（XRD）对其进行表征,研究了该改性膨润土对活性红X-3B的吸附效果.结果表明:壳聚糖能插入CTAB改性膨润土层间;当复合改性膨润土投加量为5 g·L-1,pH为3时,其对活性红X-3B的去除率可达99.15%;吸附过程符合拟二级动力学方程;吸附行为适于用Langmuir吸附等温方程描述.由吸附热力学方程计算得到,吸附焓变ΔH<0,吸附自由能变ΔG<0,吸附熵变ΔS<0,表明吸附为放热和熵减少的自发过程.复合改性膨润土稳定性受搅拌时间和温度的影响不明显,pH较低（pH<3）时稳定性会降低.通过Zeta电位分析认为,静电作用为吸附的主要机理.经过6次吸附/再生后,改性膨润土对活性红X-3B的去除率仍在60%以上,表明复合改性膨润土具有较好的重复利用性.研究表明,该复合改性膨润土是一种对水体中活性红X-3B具有良好吸附能力的吸附剂.
【文章来源】：环境科学学报. 2017,37(02)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
膨润土与改性膨润土的XＲD图谱
2期孙志勇等:壳聚糖/CTAB复合改性膨润土对活性红X-3B的吸附为1．245、1．412和1．718nm．经CTAB改性后，膨润土层间距由原土的1．245nm增大为1．412nm，说明CTAB进入膨润土层间，使层间距增大．继续经壳聚糖改性后，层间距进一步增大为1．718nm，说明壳聚糖进入膨润土层间，与CTAB共同撑大了膨润土的层间距(蒋婷婷等，2016;王通等，2010)．3．2红外光谱分析由图2可见，改性前后膨润土的红外光谱峰形基本一致，均出现了膨润土吸收峰，3626cm－1处的吸收峰为Al—O—H中羟基伸缩振动吸收峰，3441cm－1处吸收峰为层间结构水的羟基伸缩振动吸收峰，1646cm－1处吸收峰为层间水分子羟基O—H弯曲振动吸收峰，1039cm－1处吸收峰为膨润土晶格中八面体Si—O—Si的伸缩振动吸收峰(任建敏等，2010)．通过比较3条谱线可以看出，与原土对比，CTAB改性膨润土与复合改性膨润土红外光谱图发生了以下变化:①红外光谱图在2929cm－1附近及2852cm－1附近出现两个吸收峰，分别为CTAB与壳聚糖的—CH—对称和反对称伸缩振动吸收峰;②C—H对称弯曲峰由膨润土原土的1443cm－1处分别移至1482cm－1与1475cm－1处．复合改性膨润土与CTAB改性膨润土的红外光谱图对比，主要变化为2929cm－1附近及2852cm－1附近两个吸收峰增强，说明膨润土有中壳聚糖的出现(蒋婷婷等，2016;程华丽等，2014)．结合XＲD结论，说明壳聚糖插入膨润土层间．图2膨润土与改性膨润土的红外光谱图Fig．2FTIＲspectraofbentoniteandmodifiedbentonite3．3投加量的影响在25℃、pH为5．0的条件下，将复合改性膨润土投入100mL浓度为100mg·L－1的活性红X-3B模拟染料废水中，搅拌50min，研究复合改性膨润土投加量对去除率的影响，结果见图
m－1处．复合改性膨润土与CTAB改性膨润土的红外光谱图对比，主要变化为2929cm－1附近及2852cm－1附近两个吸收峰增强，说明膨润土有中壳聚糖的出现(蒋婷婷等，2016;程华丽等，2014)．结合XＲD结论，说明壳聚糖插入膨润土层间．图2膨润土与改性膨润土的红外光谱图Fig．2FTIＲspectraofbentoniteandmodifiedbentonite3．3投加量的影响在25℃、pH为5．0的条件下，将复合改性膨润土投入100mL浓度为100mg·L－1的活性红X-3B模拟染料废水中，搅拌50min，研究复合改性膨润土投加量对去除率的影响，结果见图3．由图3可知，随着投加量的增加，染料的去除率增加．当投加量达到5g·L－1时，去除率达到94%以上，之后去除率变化较小．这是由于投加量增大，吸附点位增加，使去除率增加．当投加量超过5g·L－1后，吸附点位不能被充分利用，去除率变化较小．因此，选择5g·L－1为最佳投加量．图3投加量对活性红X-3B去除率的影响Fig．3InfluenceofthedosageonreactiveredX-3Bremovalrate图4pH值对活性红X-3B去除率的影响Fig．4InfluenceofpHonreactiveredX-3Bremovalrate3．4初始pH的影响pH是影响去除效果的重要因素之一．在温度为25℃，投加量为5g·L－1，活性红X-3B浓度为100mg·L－1时，调节废水pH．如图4所示，在酸性条件下，活性红X-3B去除率较高，这是由于壳聚糖中的—NH2被质子化为—NH+3，使复合改性膨润土带正电荷，与染料分子中磺酸根间具有静电作用，有利于吸附．但酸度过高时，壳聚糖分子会溶解流失，吸附效果变差．在碱性条件下，壳聚糖电离受阻，不619
【参考文献】：
期刊论文
[1]乙酸膨润土对孔雀石绿的吸附去除[J]. 覃岳隆,张寒冰,陈宁华,施华珍,冼东成,童张法,唐艳葵. 化工进展. 2016(03)
[2]HDTMA改性蒙脱土对土壤Cr（Ⅵ）的吸附稳定化研究[J]. 蒋婷婷,喻恺,罗启仕,吉敏,林匡飞. 环境科学. 2016(03)
[3]CTMAB对BS-12修饰膨润土的复配修饰模式[J]. 余璐,孟昭福,李文斌,任爽,吴琼,刘伟,白丹. 土壤学报. 2016(02)
[4]亚甲基蓝在有机酸膨润土上的吸附行为[J]. 周娟,张寒冰,童张法,覃岳隆,陈光浩,宋振宇,陶靖鹏. 环境工程学报. 2015(03)
[5]两种改性膨润土对含油废水吸附行为的研究[J]. 邵红,刘相龙,李云姣,丁佳. 环境科学学报. 2015(07)
[6]壳聚糖/蒙脱土插层复合物对活性红染料的吸附热力学研究[J]. 程华丽,李瑾,王涵,焦淑芳,马启敏. 中国海洋大学学报(自然科学版). 2014(06)
[7]十六烷基三甲基溴化铵对膨润土负载纳米铁去除水中铬（Ⅵ）的增强作用[J]. 彭秀达,刘红,秦雄,周亚端,冯涛. 硅酸盐学报. 2014(04)
[8]改性木屑对水中刚果红的吸附性能研究[J]. 吴艳,罗汉金,王侯. 环境科学学报. 2014(07)
[9]阳离子聚丙烯酰胺改性膨润土对靛蓝的吸附性能[J]. 孙杰,赵新正,曾沛. 环境科学研究. 2013(09)
[10]羟基磷灰石对水中刚果红的吸附作用研究[J]. 詹艳慧,林建伟. 环境科学. 2013(08)
本文编号：3488928
【文章来源】：环境科学学报. 2017,37(02)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
膨润土与改性膨润土的XＲD图谱
2期孙志勇等:壳聚糖/CTAB复合改性膨润土对活性红X-3B的吸附为1．245、1．412和1．718nm．经CTAB改性后，膨润土层间距由原土的1．245nm增大为1．412nm，说明CTAB进入膨润土层间，使层间距增大．继续经壳聚糖改性后，层间距进一步增大为1．718nm，说明壳聚糖进入膨润土层间，与CTAB共同撑大了膨润土的层间距(蒋婷婷等，2016;王通等，2010)．3．2红外光谱分析由图2可见，改性前后膨润土的红外光谱峰形基本一致，均出现了膨润土吸收峰，3626cm－1处的吸收峰为Al—O—H中羟基伸缩振动吸收峰，3441cm－1处吸收峰为层间结构水的羟基伸缩振动吸收峰，1646cm－1处吸收峰为层间水分子羟基O—H弯曲振动吸收峰，1039cm－1处吸收峰为膨润土晶格中八面体Si—O—Si的伸缩振动吸收峰(任建敏等，2010)．通过比较3条谱线可以看出，与原土对比，CTAB改性膨润土与复合改性膨润土红外光谱图发生了以下变化:①红外光谱图在2929cm－1附近及2852cm－1附近出现两个吸收峰，分别为CTAB与壳聚糖的—CH—对称和反对称伸缩振动吸收峰;②C—H对称弯曲峰由膨润土原土的1443cm－1处分别移至1482cm－1与1475cm－1处．复合改性膨润土与CTAB改性膨润土的红外光谱图对比，主要变化为2929cm－1附近及2852cm－1附近两个吸收峰增强，说明膨润土有中壳聚糖的出现(蒋婷婷等，2016;程华丽等，2014)．结合XＲD结论，说明壳聚糖插入膨润土层间．图2膨润土与改性膨润土的红外光谱图Fig．2FTIＲspectraofbentoniteandmodifiedbentonite3．3投加量的影响在25℃、pH为5．0的条件下，将复合改性膨润土投入100mL浓度为100mg·L－1的活性红X-3B模拟染料废水中，搅拌50min，研究复合改性膨润土投加量对去除率的影响，结果见图
m－1处．复合改性膨润土与CTAB改性膨润土的红外光谱图对比，主要变化为2929cm－1附近及2852cm－1附近两个吸收峰增强，说明膨润土有中壳聚糖的出现(蒋婷婷等，2016;程华丽等，2014)．结合XＲD结论，说明壳聚糖插入膨润土层间．图2膨润土与改性膨润土的红外光谱图Fig．2FTIＲspectraofbentoniteandmodifiedbentonite3．3投加量的影响在25℃、pH为5．0的条件下，将复合改性膨润土投入100mL浓度为100mg·L－1的活性红X-3B模拟染料废水中，搅拌50min，研究复合改性膨润土投加量对去除率的影响，结果见图3．由图3可知，随着投加量的增加，染料的去除率增加．当投加量达到5g·L－1时，去除率达到94%以上，之后去除率变化较小．这是由于投加量增大，吸附点位增加，使去除率增加．当投加量超过5g·L－1后，吸附点位不能被充分利用，去除率变化较小．因此，选择5g·L－1为最佳投加量．图3投加量对活性红X-3B去除率的影响Fig．3InfluenceofthedosageonreactiveredX-3Bremovalrate图4pH值对活性红X-3B去除率的影响Fig．4InfluenceofpHonreactiveredX-3Bremovalrate3．4初始pH的影响pH是影响去除效果的重要因素之一．在温度为25℃，投加量为5g·L－1，活性红X-3B浓度为100mg·L－1时，调节废水pH．如图4所示，在酸性条件下，活性红X-3B去除率较高，这是由于壳聚糖中的—NH2被质子化为—NH+3，使复合改性膨润土带正电荷，与染料分子中磺酸根间具有静电作用，有利于吸附．但酸度过高时，壳聚糖分子会溶解流失，吸附效果变差．在碱性条件下，壳聚糖电离受阻，不619
【参考文献】：
期刊论文
[1]乙酸膨润土对孔雀石绿的吸附去除[J]. 覃岳隆,张寒冰,陈宁华,施华珍,冼东成,童张法,唐艳葵. 化工进展. 2016(03)
[2]HDTMA改性蒙脱土对土壤Cr（Ⅵ）的吸附稳定化研究[J]. 蒋婷婷,喻恺,罗启仕,吉敏,林匡飞. 环境科学. 2016(03)
[3]CTMAB对BS-12修饰膨润土的复配修饰模式[J]. 余璐,孟昭福,李文斌,任爽,吴琼,刘伟,白丹. 土壤学报. 2016(02)
[4]亚甲基蓝在有机酸膨润土上的吸附行为[J]. 周娟,张寒冰,童张法,覃岳隆,陈光浩,宋振宇,陶靖鹏. 环境工程学报. 2015(03)
[5]两种改性膨润土对含油废水吸附行为的研究[J]. 邵红,刘相龙,李云姣,丁佳. 环境科学学报. 2015(07)
[6]壳聚糖/蒙脱土插层复合物对活性红染料的吸附热力学研究[J]. 程华丽,李瑾,王涵,焦淑芳,马启敏. 中国海洋大学学报(自然科学版). 2014(06)
[7]十六烷基三甲基溴化铵对膨润土负载纳米铁去除水中铬（Ⅵ）的增强作用[J]. 彭秀达,刘红,秦雄,周亚端,冯涛. 硅酸盐学报. 2014(04)
[8]改性木屑对水中刚果红的吸附性能研究[J]. 吴艳,罗汉金,王侯. 环境科学学报. 2014(07)
[9]阳离子聚丙烯酰胺改性膨润土对靛蓝的吸附性能[J]. 孙杰,赵新正,曾沛. 环境科学研究. 2013(09)
[10]羟基磷灰石对水中刚果红的吸附作用研究[J]. 詹艳慧,林建伟. 环境科学. 2013(08)
本文编号：3488928
本文链接：https://www.wllwen.com/shengtaihuanjingbaohulunwen/3488928.html
