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《多孔活性硅胶的制备及吸附性能的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第27卷第1期分子科学学报Vol.27No.12011年2月JOURNALOFMOLECULARSCIENCEFebruary2011[文章编号]10009035(2011)01001906多孔活性硅胶的制备及吸附性能的研究*,121陈顺玉,林日庆,翁雨秋(1.福建师范大学化学与材料学院,福建福州350007;2.福州市红庙岭垃圾综合处理场,福建福州350012)[摘要]以硅酸钠和氯化铵为原料,通过添加表面活性剂制备高吸附活性的多孔硅胶.采用SEM,IR和XRD等手段对硅胶样品的结构和形貌进行表征,并利用紫外分光光度法研究硅胶样品对垃圾渗滤液中有机污染物
2、的吸附性能.结果表明,合成的硅胶样品是由纳米量级的无定形二氧化硅颗粒组成的多孔性、疏松状物质,对垃圾渗滤液中的有机物分子具有较强的吸附性能,且吸附效果受吸附实验条件的影响.通过实验研究确定适宜的吸附条件为:吸附剂用量5%,吸附温度40,吸附时间4h,在此条件下,多孔硅胶样品对有机污染物的吸附去除率可达51.8%.[关键词]多孔硅胶;制备;垃圾渗滤液;有机污染物;吸附[中图分类号]O613[学科代码]15030[文献标识码]A0引言硅胶是一种典型的高活性吸附材料,丰富的孔道结构和高比表面积使其具有优异的吸附性能而被[12]广泛地用于制备各种气体
3、吸附剂、催化剂载体、环境净化功能材料及色谱柱填料等.硅胶的吸附活性主要取决于其孔道结构及比表面积,因此对多孔性、高比表面积硅胶合成方法的研究十分重要.已有研[34]究表明,在纳米材料的合成过程中加入表面活性剂作为模板剂可以控制产物的形貌和尺寸.本文通过在Na2SiO3与NH4Cl的水解反应制备硅酸凝胶的过程中添加表面活性剂的方法制备出多孔性、海绵状、高吸附活性的硅胶样品,并以其对垃圾渗滤液中有机污染物的吸附为探针实验考察其吸附性能.渗滤液是在垃圾填埋过程中产生的一种含有大量的有机物、病菌、病毒、寄生虫以及一些有毒有害物质和重金属的高浓度废水,若不采取适当的方法加以有效
4、处理则会对周边的环境造成严重的二次污染,因此,如何有效地处理垃圾渗滤液成了近年来国内外环境科学领域的研究热点.目前对垃圾渗滤液[58]的处理采取的方法主要有:生物处理法、物化法、土地处理法等,物化法又包括混凝沉淀法、吸附法及化学氧化法等多种方法.其中吸附法依据的原理是:由于吸附剂具有密集的孔结构和巨大的比表面积,以及表面上具有的各种活性基团,因此可以有效地吸附垃圾渗滤液中的有机污染物和重金属离子等.利用吸附法处理渗滤液的优势在于它对难以利用生物法处理的金属离子和难降解的有机物具有较好的去除效果,目前所作的研究工作主要是利用活性炭、粉煤灰等多种常用的吸附剂来吸附处理垃圾
5、渗滤[910]液,以多孔硅胶为吸附剂处理垃圾渗滤液的研究还未见文献报道.本文首次以多孔硅胶样品为吸附剂,通过测定吸附前后垃圾渗滤液UV254值的变化来考察硅胶样品对垃圾渗滤液中有机污染物的吸附性能.研究结果表明,采用添加表面活性剂的方法制备出的硅胶样品对垃圾渗滤液中的有机污染物具有较收稿日期:20100507基金项目:福建省自然科学基金资助项目(2007J0145);福建省教育厅资助项目(JB07060).联系人简介:陈顺玉(1972),女,硕士,讲师,主要从事材料化学的研究.Email:chenshunyu@163.com20分子科学学报第27卷强的吸附作
6、用,可作为吸附法处理垃圾渗滤液的新型吸附剂.1实验部分1.1实验原理当往Na2SiO3溶液中滴加NH4Cl溶液时会发生如下的水解反应:Na2SiO3+2NH4ClH2SiO3+2NaCl+2NH3.硅酸在水中的溶解度不大,但由于刚开始形成的单分子硅酸能溶于水,所以生成后并不立即沉淀下来.随着硅酸分子的不断生成,由于硅酸中的Si原子没有满足6配位而存在聚合的趋势,因此,单分子+-硅酸之间会逐渐缩合为多酸而形成硅酸溶胶.溶胶中溶有电解质离子(Na和Cl),促使溶胶发生聚沉,形成半凝固状态、软而透明且有弹性的硅酸凝胶.将硅酸凝胶充分洗涤去除可溶性盐类,干燥脱水后即成为多
7、孔性固体,称为硅胶,方程式为H2SiO3SiO2+H2O.硅胶是一种多孔性、高比表面的物质,具有较强的吸附性能,常用做干燥剂、吸附剂和催化剂的载体.硅胶样品的比表面积越大,吸附性能越强,在硅胶的制备过程中加入长链的表面活性剂,对生成的二氧化硅溶胶的一次粒子进行包覆,限制一次粒子的生长,可使制得的硅胶样品颗粒减小、比表面积增大,吸附性能提高.1.2仪器与试剂FA2004N型电子天平(上海精密科学仪器有限公司);HH2型数显恒温水浴锅(国华电器有限公司);SHB型循环水式多用真空泵(郑州长城科工贸有限公司);1011AB型电热鼓风
