碳纳米管吸附去除工业废水中亚甲基蓝的研究

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1、万方数据第26卷，第6期209年11月光谱实验室ChineseJournalofSpectroscopyLaboratoryV01．26，No．6November，2009碳纳米管吸附去除工业废水中亚甲基蓝的研究①王环颖李文军②庄媛许佳佳范影郭会超赵宁宁(北京科技大学应用科学学院应用化学系北京市海淀区学院路30号100083)摘要研究了碳纳米管作为一种新型吸附剂去除水中亚甲基蓝。考察了溶液pH值、振荡时间、温度等对亚甲基蓝吸附的影响。溶液pH对亚甲基蓝吸附影响较大．动力学数据显示吸附在8h达到平衡。通过对吸附数据

2、拟合，发现在温度为298--338K和浓度为2．5--12．5mg／L的范围内，碳纳米管对亚甲基蓝的吸附等温线均符合弗仑德里希(Feundlich)兰缪儿(Langmuir)吸附等温式．关键词碳纳米管；吸附；亚甲基蓝中图分类号：0657．32文献标识码：A文章编号：1004—8138(2009)06—1664—051前言随着我国国民经济的快速发展，工业废水已成为主要的水体污染源之一，尤其是印染废水因其颜色深，化学需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)值较高，组成复杂多变，分布面广[I]，而成为环保工作者日益关注的

3、热点。目前常用的处理印染废水的方法都存在不同的局限性，如化学沉淀法处理印染废水会产生大量的难以处理的泥渣；生物法虽然运行成本低，但不能使染料废水完全脱色，且对微生物有毒副作用。而吸附法作为一种重要的物理化学方法，在处理包括印染废水的有机物污染中有着重要的应用[z]。自1991年日本NEC公司的Iijima[33研制碳纳米管(CNT)并能够批量生产以来，碳纳米管这种新型材料在性能和应用方面得到了广泛的研究【‘]。近年来，也有人将碳纳米管应用于环境保护领域。碳纳米管具有较高的比表面积，不同层次的孔径结构，其内孔和外壁

4、具有吸附作用。科学家们预言碳纳米管的一维中空管是纳米级的超级吸管。而浸润碳表面、发生毛细作用，是液体进入碳纳米管的基础。科研工作者用碳纳米管吸附溶液中的邻二氯苯‘51，苯胺‘副，镍离子口]，铅离子‘83等都取得较好的效果，表明碳纳米管在吸附去除水中污染物方面具有潜在的应用价值。但有关碳纳米管去除水中染料的研究报道较少，本文研究了碳纳米管对碱性染料亚甲基蓝的吸附性能。2实验部分2．1实验仪器与试剂DTC一2B温度控制仪(南京大学应用物理研究所)；Sk一2—1管式电阻炉(北京电炉厂)；THZ一82恒温振荡器(华北实验

5、仪器有限公司)；TU一1901紫外可见分光光度计(北京普析通用仪器责任有限公司)。①北京科技大学冶金工程研究院基础理论研究基金N02009．005②联系人．手机t(o)13552918051iE-rMiltwanghyl27@yahoo．com．cn￡作者简介t王环颖(1971一)．女，吉林省德惠市人，在读博士研究生，主要从事纳米材料制备及性质研究工作．收捣日期：2009·07．09，接受日期，2009．08．18万方数据第6期王环颖等：碳纳米管吸附去除工业废水中亚甲基蓝的研究二甲苯(AR，北京化工厂)；二茂铁(

6、CR，北京金龙化学试剂有限公司)；亚甲基蓝(广东汕头陇西化工厂)；硝酸(AR，北京化工厂)；氢氧化钠(AR，北京化工厂)。2．2碳纳米管的制备及纯化以二甲苯为碳源，二茂铁作为催化剂。将二茂铁溶解在二甲苯中，超声振荡10min形成透明红褐色溶液。将石英片放入石英管中的恒温区，升温过程通N。(200mL／min)作为保护气。达到设定温度800。C后，通过医用注射器把前驱液滴入石英管人口处，保持前驱液的下滴速度为10滴／rain左右。同时开通H。(400mI。／min)作为还原性气体，调大N：流量(1000mI。／mi

7、n)，带动前驱液均匀流向石英管中部位置。反应40min后，停止前驱液的供给，关闭H。，在N：的保护下降至室温。碳纳米管的纯化：采用浓硝酸回流法。这种方法不仅起到了纯化的作用，还对碳纳米管的末端及侧壁进行了处理。取19碳纳米管粗品于三颈圆底烧瓶中，加入100mL浓硝酸，于120。C回流1h，冷却，过滤，用稀碱溶液洗涤，再用二次蒸馏水反复洗涤碳纳米管直至洗出液pH值为6．0，洗净的碳纳米管在80℃干燥8h，备用。2．3吸附实验方法在一组100mI，锥形瓶中，分别加入40mI。亚甲基蓝溶液(5rag／L)，再分别加入准

8、确称量的碳纳米管，在设定温度下，以150r·rain_1振荡一定时间，静置后取上层清液。测定其中亚甲基蓝的残留量(亚甲基蓝的分析采用紫外可见分光光度法，最大吸光波长为610rim)，计算碳纳米管对亚甲基蓝的吸附量。3结果与讨论3．1振荡时间对吸附量的影响在一组装有40mI。(5mg／I。)的亚甲基蓝溶液的100mI。锥形瓶中，各加人0．0209经纯化的碳纳米管，在pH值为