有機功能化MCM-41的合成及其對苯酚吸附性能的研究.pdf

1、隨著化學(xué)工業(yè)的迅速發(fā)展,大量有毒有害的化學(xué)物質(zhì)進(jìn)入水環(huán)境中,對水資源造成了嚴(yán)重的污染,對自然環(huán)境造成了極大的破壞。吸附技術(shù)因能耗低且能實現(xiàn)資源的回收利用,被認(rèn)為是處理工業(yè)廢水較有效且相對簡單的方法,而滿足應(yīng)用需要又經(jīng)濟環(huán)保的高效吸附劑的合成是吸附技術(shù)研究的重點和難點。有序介孔氧化硅因具有高比表面積、較大孔徑和孔容、孔道結(jié)構(gòu)規(guī)則、孔徑均一有序、可調(diào)孔尺寸以及良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和較強的表面可修飾性等,作為一種新型的吸附材料,引起廣泛地關(guān)注,成

2、為研究的熱點。
　　 本文主要研究了有機功能化介孔氧化硅的合成及對苯酚水溶液的吸附性能。采用水熱法,以正硅酸乙酯為硅源,十六烷基三甲基溴化銨為表面活性劑,在氫氧化鈉堿性條件下,合成了MCM-41。通過嫁接法,用N-(2-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-巰丙基三甲氧基硅烷和丙基三甲氧基硅烷分別與MCM-41反應(yīng),得到四種有機功能化的介孔氧化硅吸附材料。采用熱重分析、X-射線衍射、紅外光譜和77 K氮氣

3、吸附等分析手段對樣品進(jìn)行了表征。在樣品對苯酚水溶液的吸附研究中,考察了有機基團(tuán)的覆蓋度、吸附時間、不同的修飾基團(tuán)、溶液pH值等因素對吸附性能的影響,繪制了吸附等溫線,擬合了Freundlieh和Langmuir等溫方程。
　　 樣品的表征結(jié)果說明,本研究合成了N-氨乙基-γ-氨丙基-MCM-41、氨丙基-MCM-41、巰丙基-MCM-41、丙基-MCM-41等四種有機功能化的介孔氧化硅吸附材料,并且測得了樣品的比表面積、孔容、平

4、均孔徑等參數(shù)。
　　 吸附研究表明:所合成的介孔氧化硅吸附材料對苯酚的吸附速率都較快,不到80 min就達(dá)到吸附平衡；有機基團(tuán)的引入顯著地提高了介孔氧化硅吸附材料對苯酚的吸附性能；不同的有機修飾基團(tuán),其吸附量的提高幅度不一樣,當(dāng)苯酚的平衡濃度為800 mg/L時,MCM-41的飽和吸附量只有32.8 mg/g,N-氨乙基-γ-氨丙基-MCM-41、氨丙基-MCM-41、巰丙基-MCM-41、丙基-MCM-41的飽和吸附量分別是M

5、CM-41飽和吸附量的2.5倍、2.2倍、1.9倍、1.7倍；溶液的pH值能顯著影響有機功能化介孔氧化硅對苯酚的吸附性能,pH為6附近它們都有一個最大吸附量,pH過高或過低都不利于其對苯酚的吸附。
　　 樣品對苯酚的等溫吸附都較好地擬合了Freundlich和Langmuir等溫方程,其中所擬合的Freundlich等溫方程,R2值更高,擬合效果更好。Freundlich方程中表征吸附劑對吸附質(zhì)的吸附強度的常數(shù)α、Langmui