丁彥庭,周 華,周艷梅＊,張博博

(1.河南大學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心,河南開封 475004; 2.河南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院,河南開封 475004）

有機(jī)改性膨潤(rùn)土對(duì)水中鈣黃綠素的吸附性能

丁彥庭1,周 華2,周艷梅2＊,張博博2

(1.河南大學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心,河南開封 475004; 2.河南大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院,河南開封 475004）

在微波作用下用十六烷基溴化吡啶(CPB)、十六烷基三甲基溴化銨(CTMAB)和鹽酸萘乙二胺(NETH)對(duì)天然膨潤(rùn)土進(jìn)行改性,制得了CPB-膨潤(rùn)土(CPB-Bt)、CTMAB-膨潤(rùn)土(CTMAB-Bt)和NETH-膨潤(rùn)土(NETHBt),并比較了它們對(duì)水中鈣黃綠素的吸附性能.結(jié)果表明,在鈣黃綠素濃度25 mg·L-1、p H=2、吸附時(shí)間90 min、CPB-Bt投加量10 g·L-1條件下,對(duì)鈣黃綠素的吸附率可達(dá)98.58%.

有機(jī)改性膨潤(rùn)土;鈣黃綠素;吸附性能

Abstract:Cetylpyridinium bromide modified bentonite(CPB-Bt),cetyltrimethyl ammonium bromide modified bentonite(CTMAB-Bt)and naphthalene ethylenediamonium chloride modified bentonite(NETH-Bt)were synthesized by modifying bentonite under microwave irradiation.The adsorption capacities of resultant organically modified bentonites for calcein in water were comparatively evaluated.It was found that calcein in water was eliminated at a rate of 98.58%under a calcein concentration of 25 mg·L-1,p H value of 2,adsorption time of 90 min,and CPB-Bt concentration of 10 g·L-1.

Keywords:organically modified bentonite;calcein;adsorption behavior

膨潤(rùn)土的主要礦物成分是蒙脫石,蒙脫石是由兩層硅氧四面體晶片中間夾著一層鋁氧八面體組成的層狀硅酸鹽礦物,它的組成是(Na,Ca)0.33(Al,Mg)2Si4O10(OH)2·nH2O[1].由于蒙脫石這種特殊的晶體結(jié)構(gòu),使膨潤(rùn)土具有較強(qiáng)的吸附能力和陽(yáng)離子交換能力[2-4].天然膨潤(rùn)土屬于無(wú)機(jī)膨潤(rùn)土,具有親水疏油性,吸附水中有機(jī)物的能力較差.用表面活性劑改性膨潤(rùn)土,可以顯著提高其吸附有機(jī)物的能力,在環(huán)保等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用[5-10].改性膨潤(rùn)土最突出的特點(diǎn)是層間距大,疏水性強(qiáng),對(duì)有機(jī)物有良好的吸附性能,可用于有機(jī)廢水處理[11-13].目前常用的改性劑是帶長(zhǎng)烷基鏈的季銨鹽型陽(yáng)離子表面活性劑以及高分子聚合物[14],作者采用常見、價(jià)廉的鹽酸萘乙二胺(同時(shí)含有萘環(huán)和季銨鹽結(jié)構(gòu))和陽(yáng)離子表面活性劑來(lái)改性信陽(yáng)鈣基膨潤(rùn)土,按照文獻(xiàn)[15]方法合成了一系列有機(jī)膨潤(rùn)土,比較了它們對(duì)水中鈣黃綠素的吸附性能.

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 儀器和試劑

信陽(yáng)鈣基膨潤(rùn)土,十六烷基溴化吡啶、十六烷基三甲基溴化銨、鹽酸萘乙二胺、鈣黃綠素、無(wú)水乙醇、硝酸銀均為分析純,所用水為二次蒸餾水.

WMX-1型微波密封COD快速消解儀,SKY-100C型小容量恒溫培養(yǎng)振蕩器,7230G分光光度計(jì),200目分樣篩,SRJ X型馬弗爐.

1.2 有機(jī)膨潤(rùn)土的制備

信陽(yáng)鈣基膨潤(rùn)土(Bt)經(jīng)研磨過(guò)篩后備用.稱取十六烷基三甲基溴化銨(CTMAB)、十六烷基溴化吡啶(CPB)、鹽酸萘乙二胺(NETH)各3 g,分別溶于50 mL 50%的乙醇溶液中,加入10 g膨潤(rùn)土,攪拌均勻,放置10 min,在功率為750 W的微波爐中反應(yīng)3 min,冷卻至室溫抽濾,用蒸餾水多次清洗,去除游離的改性劑,至濾液滴加硝酸銀后無(wú)沉淀.將濾餅放入干燥箱中在90℃下烘干,分別制得有機(jī)膨潤(rùn)土CTMAB-Bt、CPB-Bt和NETH-Bt.

1.3 吸附實(shí)驗(yàn)

分別稱取適量CTMAB-Bt、CPB-Bt、NETH-Bt及Bt于四只具塞錐形瓶中,加入一定酸度的20 mL濃度為25 mg·L-1的鈣黃綠素溶液.在恒溫培養(yǎng)振蕩器中,25℃,170 r·min-1振蕩一定時(shí)間,離心20 min,取上清液在484 nm處測(cè)定鈣黃綠素的平衡濃度,并根據(jù)鈣黃綠素的初始和平衡濃度的差異計(jì)算其吸附率.

2 結(jié)果與討論

2.1 各種膨潤(rùn)土對(duì)鈣黃綠素的吸附效果

分別用 0.2 g CTMAB-Bt、CPB-Bt、NETH-Bt及Bt,在p H=2的條件下 ,對(duì)20 mL 濃度為25 mg·L-1的鈣黃綠素溶液,按1.3的方法進(jìn)行吸附實(shí)驗(yàn),吸附90 min,對(duì)鈣黃綠素的吸附率分別為84.51%、98.58%、67.13%和6.48%.可見,CPB-Bt對(duì)鈣黃綠素的吸附效果最好,后續(xù)試驗(yàn)著重對(duì)CPB-Bt吸附鈣黃綠素的條件進(jìn)行討論.

2.2 溶液p H值對(duì)吸附率的影響

在室溫下,取20 mL濃度為25 mg·L-1的鈣黃綠素溶液,稱取0.2 g CPB-Bt作為吸附劑,吸附時(shí)間為90 min,考察了不同p H值下的吸附率,結(jié)果如圖1所示.隨著p H的逐漸增大,吸附率先逐漸降低形成一個(gè)小的平臺(tái),之后又逐漸升高趨向平穩(wěn),其最佳p H為2.

2.3 吸附時(shí)間對(duì)吸附率的影響

取20 mL濃度為25 mg·L-1的鈣黃綠素溶液,在p H為2,CPB-Bt用量為0.2 g的條件下,考察了吸附時(shí)間對(duì)吸附率的影響,結(jié)果如圖2所示.隨著吸附時(shí)間的增加,吸附率逐漸增大,在90 min以后吸附率達(dá)到平穩(wěn),故最佳吸附時(shí)間為90 min.

圖1 p H值對(duì)吸附率的影響Fig.1 Effect of p H on adsorption

圖2 吸附時(shí)間對(duì)吸附率的影響Fig.2 Effect of adsorption time on adsorption

2.4 吸附劑用量對(duì)吸附率的影響

p H值為2時(shí),固定吸附時(shí)間為90 min,考察了CPB-Bt用量在0.05～0.3 g范圍內(nèi),對(duì)20 mL濃度為25 mg·L-1的鈣黃綠素溶液吸附率的變化情況,結(jié)果如圖3所示.起初隨著吸附劑用量的不斷增加吸附率逐漸增大,在0.2 g時(shí)達(dá)到最大,之后下降,因此最佳吸附劑用量為0.2 g,即10 g·L-1.

3 結(jié)論

在微波作用下,利用CTMAB、CPB及NETH對(duì)天然鈣基膨潤(rùn)土進(jìn)行改性,在制備的一系列有機(jī)膨潤(rùn)土中CPB-Bt對(duì)鈣黃綠素的吸附效果最好,探討了其最佳吸附條件.

圖3 CPB-Bet用量對(duì)吸附的影響Fig.3 Effect of amount of CPB-Bet on adsorption

[1]姜桂蘭,張培萍.膨潤(rùn)土加工與應(yīng)用[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2005.

[2]張玉柱,劉鵬君,曹朝真,等.膨潤(rùn)土綜合利用[J].河北理工學(xué)院學(xué)報(bào),2006,28(3):13-17.

[3]王代芝.膨潤(rùn)土在廢水利用中的應(yīng)用進(jìn)展[J].遼寧化工,2004,33(8):480-482.

[4]DHODAPKAR R,RAO N N,PANDE S P,et al.Removal of basic dyes from aqueous medium using a novel polymer[J].Bioresource Technol,2006,97(7):877-885.

[5]KOH S M,DIXON J B.Preparation and application of organominerals as sorbents of phenol,benzene and toluene[J].Appl Clay Sci,2001,18(3):111-122.

[6]SRINIVASAN K R,FOGL ER H S.Use of inorgano-organo-clays in the removal of priority pollutants from industrial wastewaters:structural aspects[J].Clay Miner,1990,38(3):277-286.

[7]L EE J F,CRUM J R,BOYD S A.Enhanced retention of organic contaminants by soils exchanged with organic cations[J].Environ Sci Technol,1989,23(6):1365-1372.

[8]SMITH J A,GALON A.Sorpton of nonionic organic contaminants to single and dual organic cation bentonites from water[J].Environ Sci Technol,1995,29(4):685-695.

[9]張軍,張居正,張 平,等.改性膨潤(rùn)土在水處理中的應(yīng)用[J].化學(xué)工程師,2004,101(2):44-46.

[10]梅向陽(yáng),普紅平.膨潤(rùn)土的改性方法及其在環(huán)境治理中的應(yīng)用[J].工業(yè)安全與環(huán)保,2006,32(10):37-40.

[11]楊性坤,楊瑩琴,周濤,等.膨潤(rùn)土在廢水處理中的應(yīng)用研究進(jìn)展[J].化工礦物與加工2005(4):4-8.

[12]王通,朱潤(rùn)良,葛飛,等.CTMAB/CPAM復(fù)合改性膨潤(rùn)土吸附水中苯酚和硝基苯[J].環(huán)境科學(xué),2010,31(2):385-389.

[13]馮臻.微波法制備有機(jī)膨潤(rùn)土吸附污染水中的鉛和苯酚的特性[J].無(wú)機(jī)鹽工業(yè),2008,40(6):47-49.

Adsorption behavior of organically modified bentonite for calcein in water

DING Yan-ting1,ZHOU Hua2,ZHOU Yan-mei2＊,ZHANGBo-bo2

(1.Teaching Center of Basic Ex periment,Henan University,Kaif eng475004,Henan,China;
2.College of Chemistry and Chemical Engineering,Henan University,Kaif eng475004,Henan,China)

O 661.1

A

1008-1011(2011)02-0072-03

2010-09-20.

2008年度河南省政府決策研究招標(biāo)課題(B153);河南省教育廳自然科學(xué)研究項(xiàng)目(2009A610003).

丁彥庭(1955-),女,高級(jí)實(shí)驗(yàn)師,研究方向?yàn)楣庾V分析.＊

.