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1、第36卷第4期东北师大学报自然科学版Vol.36No.42004年12月JOURNALOFNORTHEASTNORMALUNIVERSITYDecember2004[文章编号]100021832(2004)0420071205碳纳米管对酚类物质的吸附研究孙明礼,成荣明,徐学诚,陈奕卫,李 伟(华东师范大学纳米功能材料与器件应用研究中心,上海200062)[摘 要]研究了碳纳米管对甲酚、对苯酚、对硝基苯酚以及α-萘酚的吸附,测定了不同浓度下碳纳米管对这4种物质的吸附量,并采用Langmuir方程、Freundlich方程进行拟合,探讨了其可能的吸附机理。结果
2、表明:碳纳米管对α-萘酚具有很好的吸附效果,而对苯酚的吸附效果最差;对甲酚和α-萘酚的吸附比较适合用Langmuir方程描述,而对硝基苯酚的吸附用Freundlich方程描述较为适合.[关键词]碳纳米管;酚类;吸附;吸附等温方程[中图分类号]O64713[学科代码]150·30[文献标识码]A 含酚废水是我国水污染中的主要污染物之一.大多来自焦化厂、煤气厂和化工厂的废水中都含有苯酚、甲基酚、硝基酚、氯酚等.这些物质对生物、人体有着极大的危害,因此除[1]去污染水中的酚类物质是处理有害废水的重要任务之一.[2～4]近年来,随着纳米技术的迅速发展,许多新的纳
3、米粒子不断地被合成出来,碳纳米管就是其中之一.自从1991年碳纳米管被发现以来,便引起了人们的热切关注.它特殊的物理化学性质使它在作为储能材料、电极材料、催化剂载体、超级吸附剂等方面具有潜[5～11]在的应用价值.人们在碳纳米管对气体的吸附方面进行了大量的探索,并取得了一定的成果,而对溶液中吸附的研究还不多见.本文研究了碳纳米管对对甲酚、苯酚、对硝基苯酚、α-萘酚4种酚类物质的吸附.结果表明,碳纳米管对它们的吸附能力依次增加,并从吸附等温方程的拟合推测了其可能的吸附机理.1 实验部分111 仪器与试剂UnicoUV-2102PC型紫外可见分光光度计(尤尼柯
4、(上海)仪器有限公司生产);CHA-S气浴恒温振荡器(江苏金坛国华仪器厂生产);QuantachromeAutosorb-3B吸附[收稿日期]2004209230[基金项目]上海纳米科技专项基金资助项目(0252nm011)[作者简介]孙明礼(1979-),男,硕士研究生;成荣明(1948-),男,教授,主要从事纳米材料研究.72东北师大学报自然科学版第36卷分析仪(美国Quantachrome仪器公司生产).苯酚、对甲酚、对硝基苯酚、α-萘酚等试剂均为分析纯.碳纳米管采用催化裂解化学气相沉积法,即CCVD法,在温度为500℃左右,压力为100kPa的条件
5、下,于H2还原气氛中使用乙炔在镍催化剂作用下制得,经测定其比表面2积为207118m/g.112 测试方法分别配制一系列不同浓度的4种酚类物质,用紫外-可见分光光度计在200～450nm范围内扫描,做出各种物质的吸光度曲线,其最大吸收波长、线性范围及相关系数如表1所示.表14种酚类的标准曲线参数物 质λmax/nm线性范围/(mg/L)线性方程相关系数苯酚2100～25A=0106035+0106088×c019993对甲酚2200～35A=0105575+0104777×c019995对硝基苯酚3180～35A=0103948+0106051×c0199
6、96α-萘酚2130～5A=0106839+0128331×c019994113 吸附实验分别称取一定量的苯酚、对甲酚、对硝基苯酚、α-萘酚溶于水中,然后各稀释成50,60,70,80,90,100,150,200mg/L的溶液备用.在一系列50mL碘量瓶中加入0105g碳纳米管和25mL已配制的不同浓度的苯酚、对甲酚、对硝基苯酚、α-萘酚溶液,在20℃下振荡10h,过滤,将滤液用水稀释至适用的测定范围,然后测出其吸光度,根据吸附量计算公式(1)计算出碳纳米管对各物质的吸附量.q=V(c02ce)/m.(1)式中:q为碳纳米管的吸附量(单位:mg/g);V
7、为被吸附溶液体积(单位:L);c0为吸附前溶液的质量浓度(单位:mg/L);ce为平衡浓度(单位:mg/L);m为碳纳米管的用量(单位:g).2 结果与讨论211 吸附曲线图1给出了碳纳米管对苯酚、对甲酚、对硝基苯酚、α-萘酚的吸附曲线.由图1可见,碳纳米管对4种酚类物质的吸附量均随着它们的浓度的增加而增加,其中α-萘酚增加的幅度非常高,在苯酚上引入甲基、硝基也比苯酚的吸附效果好.初始浓度相同时,吸附量按照苯酚、对甲酚、对硝基苯酚、α-萘酚的顺序依次增加,如在200mg/L的各物质溶液中碳纳米管对苯酚、对甲酚、对硝基苯酚、α-萘酚的吸附量分别为11106,
8、20146,图1 碳纳米管对4种酚类物质的吸附曲线第2期孙明礼等:
