劉靜靜 李曉晴 崔夢晶 戎 非 許 茜*,

1(東南大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院，南京 210009) 2(東南大學(xué)環(huán)境醫(yī)學(xué)工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京 210009)

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聚吡咯/尼龍6納米纖維膜對Pb2+固相萃取的吸附效能研究

劉靜靜1,2李曉晴1,2崔夢晶1,2戎 非3許 茜*1,2,3

1(東南大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院，南京 210009)2(東南大學(xué)環(huán)境醫(yī)學(xué)工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京 210009)

3(東南大學(xué)蘇州市環(huán)境與生物安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京 215123)

以電紡尼龍6納米纖維膜為基底，原位氧化聚合制得聚吡咯/尼龍6納米纖維膜(PPy/Nylon 6-NFsM)。通過靜態(tài)和動態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)考察PPy/Nylon 6-NFsM對Pb2+的吸附行為，探究其作為固相萃取介質(zhì)富集水中痕量Pb2+的可行性。結(jié)果表明：298 K，pH=10時，PPy/Nylon 6-NFsM對Pb2+的靜態(tài)飽和吸附量達(dá)542 mg/g；吸附動力學(xué)和吸附等溫線分別符合準(zhǔn)二級動力學(xué)模型和Freundlich模型；優(yōu)化了PPy/Nylon 6-NFsM的固相萃取條件，采用火焰原子吸收光譜法檢測實(shí)際水樣中的Pb2+，檢出限為1.2 μg/L(信噪比為3計(jì)), 10 μg/L加標(biāo)水平加標(biāo)回收率為95.3%～100.4%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)為1.6%(n=3)，可實(shí)現(xiàn)實(shí)際水樣中痕量Pb2+的準(zhǔn)確、靈敏的檢測。

聚吡咯/尼龍6納米纖維膜； 鉛； 吸附； 固相萃取

1 引 言

我國生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(GB5749-2006)規(guī)定，飲用水中Pb2+含量不得超過0.01 mg/L。而近年來，隨著工業(yè)化進(jìn)程的加快，環(huán)境水體中的Pb2+含量逐漸增加，對人類健康、居住環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)造成了嚴(yán)重的危害。因此，監(jiān)測環(huán)境水體中Pb2+的濃度具有重要意義。由于環(huán)境水體中的Pb2+濃度極低，共存污染物成分復(fù)雜，因此在檢測前必須對樣品進(jìn)行預(yù)處理，其中固相萃取法具有樣品體積需要量小，有機(jī)溶劑用量少，操作簡單等優(yōu)勢，其技術(shù)核心是吸附介質(zhì)[1]。

靜電紡絲法(Electrospinning)，簡稱電紡，是制備納米纖維/NFsM的有效方法[6]。因PPy難溶難熔，難以直接電紡制得NFsM，一般需選擇適合的模板材料以靜電紡絲法先行制備納米纖維基底膜，之后再對基底膜進(jìn)行PPy修飾。尼龍6 (Nylon 6)良好的力學(xué)性能、耐熱性、耐磨損性、耐化學(xué)藥品性等，滿足模板材料的要求。本研究以電紡Nylon 6-NFsM為基底，對其進(jìn)行原位氧化聚合制得PPy/Nylon 6-NFsM，研究其作為水樣中Pb2+的固相萃取介質(zhì)的吸附行為，在此基礎(chǔ)上建立基于PPy/Nylon 6-NFsM的固相萃取，結(jié)合火焰原子吸收光譜法測定水中痕量Pb2+的方法，并考察方法實(shí)際應(yīng)用的可行性。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 儀器與試劑

AA-7000原子火焰分光光度計(jì)(日本島津公司)；AT-250型精密分析天平(瑞士Mettler公司)；DZF-6020型真空干燥箱(上海一恒科技有限公司)；iS10 紅外光譜儀(美國Thermo公司)；X射線電子能譜(美國 Thermo公司)；Hitachi S-3000N掃描電子顯微鏡(日本日立公司)；JEM-1011透射電子顯微鏡(日本日立公司)；DW-P403-1AC高壓直流電源(天津市東文高壓電源廠)；TCI-Ⅱ型注射泵(北京思路高科技發(fā)展有限公司)。

分析純Pb(NO3)2、HNO3、吡咯、間甲基苯酚、 FeCl3·6H2O、 色譜純無水乙醇、甲醇(國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)； 甲酸(分析純，上海金山亭新化工試劑廠)； NaOH(分析純, 上海凌峰化學(xué)試劑有限公司)；Nylon 6原料(分子量16000，張家港港榮國際貿(mào)易公司)。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

準(zhǔn)確稱取0.1599 g Pb(NO3)2于燒杯中，加入10 mL 0.1 mol/L HNO3，完全溶解后，用0.1 mol/L HNO3稀釋至100 mL，搖勻,即得1000 mg/L Pb2+儲備液。取5.0 mL Pb2+貯備液，用0.1 mol/L HNO3稀釋至100 mL，配制成50 mg/L Pb2+標(biāo)準(zhǔn)液，并用去離子水逐級稀釋至實(shí)驗(yàn)中所需濃度。

2.3 Pb2+檢測條件

原子吸收光譜參數(shù)： 測定波長為283.3 nm，狹縫寬為0.7 nm，燈電流為10 mA； 燃燒器高度為7.0 mm，空氣/乙炔火焰，空氣流量為2.0 L/min，乙炔流量為15.0 L/min； 進(jìn)樣速度為3.0 mL/min。

2.4 PPy/Nylon 6-NFsM的制備

依照文獻(xiàn)[7]制備Nylon 6-NFsM，將制得的Nylon 6-NFsM放入50 mL吡咯濃度為0.1 mol/L的乙醇溶液中，室溫下靜置1 h后，加入氧化劑FeCl3·6H2O氧化聚合12 h。用乙醇、甲醇、水分別對膜進(jìn)行超聲清洗1 min，重復(fù)清洗3次，至洗滌液無色，自然晾干即得。

2.5 靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)

2.5.1 吸附動力學(xué) 準(zhǔn)確稱取50 mg PPy/Nylon 6-NFsM，置于100 mL 50 mg/L Pb2+溶液中，在室溫(298 K)下，靜置吸附，分別在設(shè)定時刻(0, 10, 20, 30, 45, 60, 120, 180, 210, 240, 270, 300, 330, 360和540 min)吸取400 μL溶液，并用0.1 mol/L HNO3稀釋至4 mL，測定其中Pb2+濃度，每次吸取溶液后補(bǔ)充同溫度同體積的空白溶劑(pH=10去離子水)。

按式(1)和式(2)分別計(jì)算Pb2+溶液的去除率(Removal rate, RR)和t時刻PPy/Nylon 6-NFsM對Pb2+的吸附容量(Qt)：

(1)

(2)

式中，C0為溶液Pb2+的初始濃度(mg/L)；Ce為吸附平衡時溶液中剩余Pb2+的濃度(mg/L)；Ct為時刻t溶液Pb2+的濃度(mg/L)。V為Pb2+溶液的體積(mL)；m為PPy/Nylon 6-NFsM質(zhì)量(mg)；Qt為吸附時間t時刻的吸附量(mg/g)。

2.5.2 吸附等溫線 準(zhǔn)確稱取50 mg PPy/Nylon 6-NFsM，置于100 mL不同濃度(1.0, 5.0, 30, 50, 100, 150和200 mg/L) Pb2+溶液中，分別在298, 308和318 K條件靜置吸附，待至吸附平衡后，測定溶液中Pb2+的濃度，計(jì)算吸附容量Qe。

(3)

式中：C0為Pb2+溶液的初始濃度(mg/L)；Ce為吸附平衡時溶液中剩余Pb2+的濃度(mg/L)；V為Pb2+溶液的體積(mL)；m為PPy/Nylon 6-NFsM質(zhì)量(mg)；Qe為平衡吸附容量(mg/g)。

2.6 動態(tài)吸附實(shí)驗(yàn) 采用實(shí)驗(yàn)室自制的膜盤式固相萃取裝置[8]：將PPy/Nylon 6-NFsM裁剪成直徑約為1 cm的圓形膜，稱取3 mg置于過濾器中，過濾器上方接樣品管，下方接收集器，連接于固相萃取儀。取10 mL樣品溶液，抽真空使其以一定流速通過PPy/Nylon 6-NFsM(以400 μL水先行活化)，隨后用400 μL洗脫溶劑洗脫，將收集到的洗脫液用0.1 mol/L HNO3稀釋到4 mL，以原子吸收火焰法測定其中Pb2+濃度，按式(4)計(jì)算回收率(R)。

(4)

式中，C0為Pb2+溶液的初始濃度(mg/L)；Cx為洗脫液中Pb2+的濃度(mg/L)。

3 結(jié)果與討論

3.1 PPy/Nylon 6-NFsM的表征

3.1.1 掃描電鏡分析 Nylon 6-NFsM和PPy/Nylon 6-NFsM的掃描電鏡(Scanning electron microscope，SEM)表征結(jié)果如圖1所示，右圖為左圖的放大圖。結(jié)果顯示：模板Nylon 6-NFsM(圖1a)粗細(xì)均勻、表面光滑、無顆粒，修飾后的PPy/Nylon 6-NFsM(圖1b)表面變得粗糙，可見少量PPy顆粒，且由于PPy在Nylon 6-NFsM表面的沉積和包裹，纖維直徑增加，平均直徑為460 nm。

本研究組前期研究中發(fā)現(xiàn)，Nylon 6-NFsM含有的酰胺基在pH≤3可部分質(zhì)子化，纖維間容易發(fā)生粘連，造成纖維的結(jié)構(gòu)和形貌的改變[9]；但如圖1c所示，將PPy/Nylon 6-NFsM置于HNO3溶液(pH=2)中浸泡12 h后，纖維結(jié)構(gòu)和形貌并未發(fā)生變化，提示PPy完全均勻地包裹在Nylon 6-NFsM表面，形成了PPy/Nylon 6-NFsM，表現(xiàn)出良好的耐酸性。

圖1 Nylon 6-NFsM(a)，PPy/Nylon 6-NFsM(b)和在HNO3水溶液中PPy/Nylon 6-NFsM(c)的SEM 照片F(xiàn)ig.1 SEM images of (a)Nylon 6-nano-fabers mat (NFsM),(b)Polypyrrole (PPy)/Nylon 6-NFsM and (c) PPy/Nylon 6-NFsM in HNO3 solution

圖2 Nylon 6-NFsM(a)和PPy/Nylon 6-NFsM(b)的紅外光譜圖Fig.2 XPS spectra of Nylon 6-NFsM(a)and PPy/Nylon 6-NFsM(b)

3.1.4 吸附效能表征 本實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了PPy/Nylon 6-NFsM與Nylon 6-NFsM對Pb2+吸附效能比較。分別準(zhǔn)確稱取50 mg PPy/Nylon 6-NFsM和Nylon 6-NFsM，分別置于100 mL 50 mg/L Pb2+溶液中，室溫(298 K)，靜置4 h，測定溶液中Pb2+濃度，按式(1)計(jì)算去除率。結(jié)果表明，Nylon 6-NFsM對Pb2+去除率為5.9%±7.2%(n=3)，PPy/Nylon 6-NFsM對Pb2+去除率可達(dá)26.4%±5.1%(n=3)，PPy/ Nylon 6-NFsM對Pb2+的吸附效能有明顯增加。

3.2 靜態(tài)吸附性能考察

3.2.1 吸附條件優(yōu)化 (1) PPy/Nylon 6-NFsM用量 在100 mL 50 mg/L Pb2+溶液中，加入不同質(zhì)量的PPy/Nylon 6-NFsM(30～100 mg)，在室溫(298 K)下，靜置至吸附平衡后，測定溶液中Pb2+濃度，按式(1)計(jì)算去除率。結(jié)果顯示，在30～100 mg范圍內(nèi)，去除率隨著PPy/Nylon 6-NFsM的用量增加而逐漸增大；但當(dāng)用量高于50 mg時，去除率保持在80.2%～83.5%之間(RSD 2.2%～9.7%(n=3))不再上升。因此，本實(shí)驗(yàn)PPy/Nylon 6-NFsM的用量為50 mg。(2)溶液pH值的影響 準(zhǔn)確稱取50mg PPy/Nylon 6-NFsM，置于100 mL 50 mg/L Pb2+溶液中，在室溫(298 K)下，以10 mol/L NaOH溶液和0.1 mol/L HNO3溶液調(diào)節(jié)溶液pH，分別得到pH為3, 5, 7, 9, 10, 11的溶液，靜置吸附至平衡后，測定溶液Pb2+濃度，按式(1)計(jì)算去除率。結(jié)果表明，PPy/Nylon 6-NFsM在堿性條件下對Pb2+的吸附去除明顯優(yōu)于酸性條件，并在pH=10可達(dá)最佳吸附，此時的去除率為82.1%±4.5%(n=3)。因此，溶液pH=10作為優(yōu)化吸附條件。

3.2.2 吸附動力學(xué)考察 準(zhǔn)確稱取3份50 mg PPy/Nylon 6-NFsM，分別置于100 mL濃度為1.0, 5.0和50 mg/L的Pb2+溶液中，在室溫(298 K)下，靜置進(jìn)行吸附，分別在設(shè)定時刻(0, 10, 20, 30, 45, 60, 120, 180, 210, 240, 270, 300, 330, 360和540 min)吸取400 μL溶液，并用0.1mol/L HNO3稀釋至4 mL，測定其中Pb2+濃度，每次吸取溶液后補(bǔ)充同溫度同體積的空白溶劑(pH=10去離子水)，按式(1)計(jì)算去除率。結(jié)果表明，起始濃度為1.0, 5.0和50 mg/L的吸附平衡時間分別為180, 240和360 min，即在PPy/Nylon 6-NFsM用量一定的情況下，吸附平衡時間的長短與溶液的濃度大小呈正相關(guān)。

3.2.3 吸附動力學(xué) 研究探討吸附過程的動力學(xué)規(guī)律，分別用準(zhǔn)一級動力學(xué)方程和準(zhǔn)二級動力學(xué)方程對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合。

方程如式(5)和式(6)所示：準(zhǔn)一級方程：

(5)

準(zhǔn)二級方程：

(6)

其中，K1和K2為準(zhǔn)一級和準(zhǔn)二級動力學(xué)方程的速率常數(shù)；qt為當(dāng)吸附時間為t時的吸附容量(mg/g)；qe為當(dāng)達(dá)到吸附平衡時的吸附量(mg/g)。

方程擬合結(jié)果表明準(zhǔn)二級動力學(xué)方程(R2=0.977)相比準(zhǔn)一級動力學(xué)方程(R2=0.807)更合適描述PPy/Nylon 6-NFsM對Pb2+吸附，因此吸附過程為化學(xué)吸附，且受到Pb2+濃度和PPy/Nylon 6-NFsM上吸附位點(diǎn)數(shù)量的影響。

3.2.4 吸附等溫線 研究吸附過程分別用Langmuir和Freundlich方程進(jìn)行擬合，二者的表達(dá)式如式(7)和式(8)：

Langmuir方程

(8)

Freundlich方程

(9)

其中，Qmax是最大吸附量(mg/g)；Qe是平衡吸附量(mg/g)；Ce(mg/L)是吸附平衡時Pb2+濃度；KL(L/mg)為吸附平衡常數(shù)；KF為吸附系數(shù)，n為表征吸附強(qiáng)度的參數(shù)。

由表1可見，各溫度下，F(xiàn)reundlich模型的R2均大于Langmuir模型，表明Freundlich模型更適于描述PPy/Nylon 6-NFsM對Pb2+的吸附行為。Freundlich模型中的K和n值均大于l，表明PPy/Nylon 6-NFsM對Pb2+有較強(qiáng)的親和吸附能力，且n值隨著溫度升高而遞增，提示吸附是一個吸熱過程。3.2.5 PPy/Nylon 6-NFsM的靜態(tài)重復(fù)使用 可重復(fù)使用次數(shù)是評價吸附劑優(yōu)越性的重要指標(biāo)。在100 mL 50 mg/L Pb2+溶液中，加入50 mg PPy/Nylon 6-NFsM，在室溫(298 K)，pH=10條件下，靜置吸附6 h至平衡后，測定其Pb2+濃度，按上述式(1)計(jì)算去除率。用蒸餾水清洗PPy/Nylon 6-NFsM后置于100 mL 0.1 mol/L HNO3溶液中解吸附6 h，以蒸餾水清洗去除膜上殘留的HNO3，重復(fù)上述吸附/解吸附操作5次。結(jié)果表明PPy/Nylon 6-NFsM經(jīng)過5次吸附/解吸附循環(huán)實(shí)驗(yàn)，去除率為80.5%～81.7%，RSD為3.4%～6.3%(n=3)，顯現(xiàn)良好的可再生性能，表明PPy/Nylon 6-NFsM是一種可循環(huán)利用的高效吸附介質(zhì)。

3.2.6 與現(xiàn)有Pb2+吸附劑的比較 在優(yōu)化的條件下，準(zhǔn)確稱取50mg PPy/Nylon 6-NFsM，分別置于100 mL不同濃度(50～500 mg/L)的Pb2+溶液中，在室溫(298 K),靜置吸附48 h后，測定其Pb2+濃度，按式(3)計(jì)算最大吸附量。結(jié)果表明，隨著Pb2+濃度增大，吸附容量也逐漸增大，當(dāng)初始濃度達(dá)到400 mg/L時，PPy/Nylon 6-NFsM對Pb2+的吸附已經(jīng)飽和，最大吸附量在溫度為298 K時可達(dá)542.1 mg/g。

表1 吸附等溫模型的參數(shù)

Table 1 Parameters of isothermal adsorption model for adsorption of lead ions

溫度Temperature(K)LangmuirKLQmax(mg/g)R21FreundlichKFnR222980.024350.9297.621.180.9963080.043570.75514.71.410.9893180.053700.81124.51.610.993

近年來文獻(xiàn)報(bào)道的Pb2+的吸附劑與本實(shí)驗(yàn)采用的PPy/Nylon 6-NFsM進(jìn)行比較。結(jié)果見表2，可見PPy/Nylon 6-NFsM的吸附容量明顯更高，具有實(shí)現(xiàn)規(guī)?；幚韺?shí)際應(yīng)用的潛力。

3.3 動態(tài)吸附性能考察

3.3.1 吸附條件優(yōu)化 (1)洗脫劑及用量 合適的洗脫劑及用量可將吸附在PPy/Nylon 6-NFsM上的目標(biāo)物完全洗脫下來。靜態(tài)重復(fù)使用考察中采用HNO3解吸，因此，此處對HNO3洗脫濃度和體積進(jìn)行優(yōu)化。如2.6節(jié)操作，上樣溶液的濃度1.0 μg/mL，以回收率為指標(biāo)，考察不同濃度(0.001～0.5 mol/L)、體積(200～400 μL)HNO3溶液的洗脫效果。結(jié)果表明，HNO3對Pb2+的洗脫效率隨著HNO3濃度增大而升高，當(dāng)HNO3濃度為0.1 mol/L時，回收率穩(wěn)定在96.3%±1.5%。洗脫劑體積在200 μL時，Pb2+的回收率僅75.2%±5.5%；當(dāng)增加到400 μL時，Pb2+的回收率保持在96.2%±1.7%以上。因而，采用400 μL 濃度為0.1 mol/L HNO3作為洗脫條件。(2)PPy/Nylon 6-NFsM用量 如2.6節(jié)操作，上樣Pb2+溶液的濃度1.0 μg/mL，以回收率為指標(biāo)，考察不同膜用量(2～5 mg)對Pb2+的吸附效果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，膜用量對Pb2+的回收率幾乎沒有影響，均大于95.8%±6.5%(n=3)?？紤]到膜質(zhì)量過輕易導(dǎo)致過樣時膜發(fā)生破裂，本文將動態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)PPy/Nylon 6-NFsM用量定為3 mg。(3)過樣速度 過樣速度的快慢影響PPy/Nylon 6-NFsM與目標(biāo)物的接觸時間，從而影響對目標(biāo)物的吸附。如2.6節(jié)操作，膜用量3 mg，上樣樣品為10 mL 1.0 mg/L Pb2+溶液，以回收率為指標(biāo)，考察不同過樣速度(0.3～3.0 mL/min)的洗脫效果。結(jié)果表明, 在過樣速度低于0.7 mL/min時，回收率可保持在95.5%±4.7%(n=3)以上。因此后續(xù)實(shí)驗(yàn)的過樣速度定為0.7 mL/min。

表2 不同的吸附材料對Pb2+吸附容量的比較

Table 2 Comparison of different adsorption materials on adsorption capacity of lead ions

吸附材料AdsorptionmaterialPb2+最大吸附容量MaximumadsorptioncapacityforPb2+(mg/g)參考文獻(xiàn)Reference多壁碳納米管/聚丙烯腈復(fù)合材料MultiwalledCarbonNanotubes/PolyacrylamideComposites37.4[16]氨基功能化Fe3O4@SiO2核殼納米材料Amino-functionalizedFe3O4@SiO2core-shellmagneticnanomaterial76.5[17]活性氧化鋁Activatedalumina83.3[18]芒果皮廢物Mangopeelwaste99.1[19]酸化的碳納米纖維膜AcidcarbonNFsM211.0[20]二硫代胺功能化的聚乙烯醇/聚乙烯亞胺納米纖維膜Disulfidegenerationofaminefunctionalizedpoly(vinylalcohol)/polyethyleneimineNFsM195.3[2]胺肟化聚丙烯腈納米纖維膜Amidoxime-modifiedpolyacrylonitrileNFsM263.5[3]殼聚糖納米纖維膜ChitosanNFsM263.2[21]聚吡咯/尼龍6納米纖維膜PPy/Nylon6-NFsM542.1Thepresentstudy

3.3.2 PPy/Nylon 6-NFsM動態(tài)重復(fù)使用 實(shí)驗(yàn)中每次完成固相萃取操作后，用2 mL濃度為0.1 mol/L HNO3對NFsM上可能殘留的目標(biāo)物進(jìn)行清洗，再進(jìn)行下一次動態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)，上樣樣品為10 mL 1．0 mg/L的Pb2+溶液。結(jié)果表明PPy/Nylon 6-NFsM可高效重復(fù)使用5次，回收率為95.4%～96.8%，RSD為1.5%～5.6%(n=3)。

3.4 方法學(xué)評價

在經(jīng)動態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)優(yōu)化的固相萃取條件下(400 μL水活化，上樣溶液pH=10，400 μL 0.1 mol/L HNO3洗脫)，以空白自來水水樣作為基底，進(jìn)行加標(biāo)實(shí)驗(yàn)(加標(biāo)水平為10 μg/L)，按2.6節(jié)操作，采用原子火焰吸收法檢測Pb2+含量，以濃度C(μg/L)為橫坐標(biāo)，吸光度A為縱坐標(biāo)繪制工作曲線，對方法的線性范圍、檢出限、回收率等指標(biāo)進(jìn)行評價。

結(jié)果表明，在8～500 μg/ L范圍內(nèi)，所得Pb2+的回歸方程為y=0.01875x+0.0077，R2=0.999，呈良好的線性關(guān)系，方法檢出限為 1.2 μg/L(信噪比為3計(jì))，加標(biāo)回收率為95.6%-101.3%，RSD為1.5%(n=3)。與我國生活飲用水檢測方法(GB5750.6-2006)中火焰原子吸收法的線性范圍(25～300 μg/L)和檢出限(25 μg/L)相比更優(yōu)，更適用于水中痕量Pb2+的檢測，且本文方法的最低檢測濃度(8 μg/L)低于我國生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)(GB5749-2006)中Pb2+的限值(0.01 mg/L)，能滿足于實(shí)際水樣中痕量Pb2+靈敏、準(zhǔn)確的定量要求。

實(shí)際水樣是一種存在多種重金屬離子的混合體系，為說明本方法用于實(shí)際水樣中Pb2+的吸附的可行性，本研究考察了Cu2+, Zn2+和Hg2+共存時Pb2+的回收率。以空白自來水水樣作為基底制備模擬水樣，Cu2+, Zn2+, Hg2+和Pb2+加標(biāo)水平均為10 μg/L，按2.6節(jié)操作，采用原子火焰吸收法檢測Pb2+含量，計(jì)算得方法回收率為95.1%±6.8%(n=3)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在其它離子共存時PPy/Nylon 6-NFsM仍表現(xiàn)對Pb2+的高效吸附。

1 Cui Y, Hu Z J, Yang J X,Gao H W.MicrochimicaActa. 2011, 176(3-4): 359-366

2 ZHANG Qian, XIA Ke, LIU Li, LIU You-Chang,ZHANG Cui, LIU Xuan, XU Yuan, CHEN Shi-Jin, CHEN Ji-Da.Chem.J.ChineseUniversities, 2013, 34(11): 2667-2673

張 謙, 夏 柯, 劉 麗, 劉又暢, 張 翠, 劉 璇, 徐 緩, 陳世金, 陳際達(dá). 高等學(xué)校化學(xué)學(xué)報(bào), 2013, 34(11): 2667-2673

3 Saeed K, Haider S, Oh T J,Park S Y.JournalofMembraneScience, 2008, 322(2): 400-405

4 Tian T, Deng J, Xie Z, Zhao Y, Feng Z, Kang X,Gu Z.Analyst, 2012, 137(8): 1846-1852

5 Wang J Q, Luo C, Qi G G, Pan K,Cao B.AppliedSurfaceScience, 2014, 316: 245-250

6 Teo W E, Ramakrishna S.Nanotechnology, 2006, 17(14): R89-R106

7 YIN Xue-Yan, XU Qian, WU Shu-Yan, WANG Min, GU Zhong-Ze.Chem.J.ChineseUniversities, 2010, 31(4): 690-695

殷雪琰, 許 茜, 吳淑燕, 王 敏, 顧忠澤. 高等學(xué)?；瘜W(xué)學(xué)報(bào), 2010, 31(4): 690-695

8 Xu Q, Zhang N, Yin X, Wang M, Shen Y, Xu S, Zhang L,Gu Z.J.Chromatogr.B, 2010, 878(26): 2403-2408

9 Xu Q, Wu S Y, Wang M, Yin X Y, Wen Z Y, Ge W N,Gu Z Z.Chromatographia, 2009, 71(5-6): 487-492

10 Bhaumik M, McCrindle R,Maity A.Chem.Engineer.J., 2013, 228: 506-515

11 Wu Q J, Liu X H,Berglund L A.Polymer, 2002, 43(8): 2445-2449

12 Nair S, Natarajan S,Kim S H.MacromolecularRapidCommunications, 2005, 26(20): 1599-1603

13 Saoudi B, Jammul N, Chehimi M M, Jaubert A S, Arkam C,Delamar M.Spectroscopy-anInternationalJournal, 2004, 18(4): 519-535

14 FENG Yuan.NorthEnvironment, 2013, (3): 87-93

馮 源. 北方環(huán)境, 2013, (3): 87-93

15 Zhang X,Bai R B.Langmuir, 2003, 19(26): 10703-10709

16 Yang S, Hu J, Chen C, Shao D,Wang X.Environ.Sci.Technol., 2011, 45(8): 3621-3627

17 Wang J, Zheng S, Shao Y, Liu J, Xu Z,Zhu D.JColloidInterfaceSci., 2010, 349(1): 293-299

18 Naiya T K, Bhattacharya A K,Das S K.JColloidInterfaceSci., 2009, 333(1): 14-26

19 Iqbal M, Saeed A, Zafar S I.J.HazardMater, 2009, 164(1): 161-171

20 Faghihian H, Kooravand M, Atarodi H.KoreanJournalofChemicalEngineering, 2013, 30(2): 357-363

21 Haider S,Park S Y.J.MembraneSci., 2009, 328(1-2): 90-96

(Received 15 July 2015; accepted 4 November 2015)

This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (Nos. 81172721, 81473019)

Research on Adsorption of Pb2+from Aqueous Solutions Using Polypyrrole/Nylon 6 Nanofibers Mat

LIU Jing-Jing1,2, LI Xiao-Qing1,2, CUI Meng-Jing1,2, RONG Fei3, XU Qian*1,2,3

1(SchoolofPublicHealth,SoutheastUniversity,Nanjing210009,China)2(KeyLaboratoryEnvironmentalMedicineEngineering，MinistryofEducation,SoutheastUniversity,Nanjing210009,China)3(SuzhouKeyLaboratoryofEnvironmentalandBiosafety,SoutheastUniversity,Nanjing215123,China)

Polypyrrole/Nylon 6 core-shell Nanofibers mat (PPy/Nylon 6-NFSM), prepared via situ polymerization on nylon6 electrospun nanofibers mat template, was used as an adsorbent to remove Pb2+from aqueous solutions. To study the adsorption characteristics of PPy/Nylon 6-NFSM on Pb2+, the work focused on two parts, dynamic adsorption and static adsorption. The investigation explored the possibility of PPy/Nylon 6-NFSM as an efficient solid phase extraction (SPE) adsorbent for the separation and enrichment of trace Pb2+in water samples. The experiment results showed that the maximum static adsorption capacity of PPy/Nylon 6-NFSM for Pb2+was 542.1 mg/g at 298 K in pH=10 solution. The adsorption process could be well fitted with the pseudo-second-order kinetic model, the adsorption equilibrium data accorded with Freundlich isotherm model. Under the optimum conditions, PPy/Nylon 6-NFSM was used as adsorbent in SPE coupled with Flame atomic spectrophotometer (AA-7000) for the determination of Pb2+in water samples. The limits of detection of the method were 1.2 μg/L (S/N=3), the recoveries of spiked water samples at concentration of 10 μg/L were 95.3%-100.4% with RSD of 1.6%. The method is accurate and sensitive in detection of trace concentrations of Pb2+in water sample.

Polypyrrole/Nylon 6-nanofibers mat; Lead; Adsorption; Solid phase extraction

10.11895/j.issn.0253-3820.150785

本文系國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(Nos.81172721，81473019)和蘇州市納米技術(shù)專項(xiàng)項(xiàng)目(No.ZXG2013026)資助

2015-07-15收稿；2015-11-04接受

* E-mail: q_xu68@163.com