三嗪羧酸鋯介孔材料的合成及其對(duì)有機(jī)分子吸附行為的研究.pdf

1、隨著工農(nóng)業(yè)的高速發(fā)展，水體污染越來越嚴(yán)重。羅丹明B(Rh B)是一種常見的水溶性染料，曾被當(dāng)作食品添加劑，后確定其具有致癌性，轉(zhuǎn)用于工業(yè)染色行業(yè);2-仲丁基-4，6-二硝基苯酚(DNBP)是典型的硝基苯類化合物，被廣泛用于農(nóng)業(yè)殺蟲劑和石油化工高溫阻聚劑，具有很強(qiáng)的生理毒性。這兩類化合物在生產(chǎn)和使用過程中產(chǎn)生了大量毒性較大和生物難降解的有機(jī)廢水，這些廢水的存在已經(jīng)嚴(yán)重危害公共健康和社會(huì)發(fā)展。因此尋找行之有效的消除廢水中有機(jī)污染成分的方法成

2、為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。目前，關(guān)于有機(jī)廢水中污染物除去方法的研究很多，其中吸附法具有適用普遍、無二次污染、重復(fù)利用率高等優(yōu)點(diǎn)。介孔材料由于其具有較大的比表面積，豐富的孔道結(jié)構(gòu)以及容易修飾的孔壁等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛用作載體、吸附、儲(chǔ)能等方面。
　　本文利用三聚氯氰、甲苯、四氯化鋯、SDS等原料合成了具有豐富細(xì)小孔道和較大比表面積的新型三嗪類羧酸鋯介孔材料，這對(duì)以后羧酸鋯類介孔材料的合成提供了參考。通過采取靜態(tài)吸附法研究了新型三嗪類羧酸鋯介孔

3、材料對(duì)水中溶解的RhB和DNBP的吸附行為，為羧酸鋯類介孔材料運(yùn)用于除去廢水中有機(jī)污染物也提供了參考。論文主要分為以下三個(gè)部分:
　　(1)利用三聚氯氰、甲苯、氯化鋁等原料通過Friedel-Crafts烷基化合成2，4，6-三對(duì)甲苯基-1，3，5-三嗪(TPTA)中間體，隨后通過化學(xué)氧化方法合成2，4，6-三（4-羧苯基）-1，3，5-三嗪(H3TATB)配體。通過核磁氫譜(1H NMR)、質(zhì)譜(MS)、傅里葉紅外波譜(FT-I

4、R)等分析檢測(cè)方法確認(rèn)了分子結(jié)構(gòu)。H3TATB有機(jī)配體和四氯化鋯以SDS為模板劑通過水熱反應(yīng)合成了新型三嗪類羧酸鋯介孔材料(ZrTATB)，并通過掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)、氮?dú)馕矫摳絻x(BET)、傅里葉紅外光譜儀(FT-IRSpectrometer)等分析手段對(duì)該介孔材料的結(jié)構(gòu)及形貌進(jìn)行了表征，同時(shí)利用差熱熱重分析儀(TG)，Zeta電位儀等對(duì)材料的物理特性進(jìn)行測(cè)定。
　　(2)考察了吸附劑用量、吸附過程溫度、吸附

5、接觸時(shí)間、RhB和DNBP初始濃度、溶液pH值等因素對(duì)介孔材料ZrTATB對(duì)RhB和DNBP吸附性能的影響，得出了最佳吸附條件。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，介孔材料ZrTATB具有pH敏感性，在等電點(diǎn)處吸附RhB最佳;較低的pH值吸附DNBP最佳，隨著pH值增大，溶液呈弱堿性后對(duì)DNBP沒有吸附能力。利用介孔材料ZrTATB具有的pH敏感性可以實(shí)現(xiàn)材料的吸附-脫附再生循環(huán)使用。結(jié)合Zeta電位測(cè)定和pH值對(duì)吸附過程的影響，推測(cè)介孔材料ZrTATB吸附

6、RhB和DNBP的作用力主要有分子間相互作用、靜電作用以及芳環(huán)之間的π-π作用。
　　(3)研究了新型三嗪類羧酸鋯介孔材料(ZrTATB)對(duì)RhB和DNBP吸附的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)特征。結(jié)果顯示介孔材料對(duì)RhB和DNBP的吸附行為利用Langmuir等溫吸附式和Freundlich吸附等溫式均可很好的擬合。Freundlich等溫式擬合數(shù)據(jù)表明介孔材料對(duì)RhB的吸附屬于優(yōu)惠吸附。介孔材料吸附RhB和DNBP的過程均適合使用二級(jí)動(dòng)力學(xué)方