MCM分子筛对水溶性染料的吸附作用

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1、MCM-22分子筛对水溶性染料的吸附作用第29卷第2其H海南大学自然科学版2011年6月NATURALSCIENCEJOURNALOFHAINANUNIVERSITYVo1.29NO.2Jun.201l文章编号:1004—1729(20l1)02—0178—04MCM一22分子筛对水溶性染料的吸附作用丁春华,沙书柏,池汝安(1.海南大学材料与化丁学院,海南海口570228;2.中国石油天然气管道局,河北廊坊065000;3.武汉_T程大学化_T与制药学院,湖北武汉430073)摘要:采用吡啶吸附FT—IR,NH一TPD,低温N

2、吸附等表征了所合成的MCM一22分子筛的酸性*t~TL结构,并考察r吸附时问,吸附剂用量,染料初始浓度,溶液pH及重复利用次数等对甲基橙(MO)和亚甲基蓝(MB)吸附性能的影响.结果表明:MCM.22分子筛对甲基橙和亚甲基蓝均有较好的吸附效果.对浓度为lX10/FIO1?L的甲基橙溶液,吸附率可达95%以上;对浓度为4×10～tool?L的亚甲基蓝溶液,吸附率可达98%以上.MCM-22分子筛对染料良好的吸附效果是其酸性与孔结构协同作用的结果.关键词:染料;MCM一22;吸附;甲基橙;亚甲基蓝中图分类号:TQ424.25文献标

3、志码:A中国是纺织大国,纺织生产产生了大量的染料废水,给环境保护带来了巨大压力.染料废水的特点是COD含量高,生物毒性大,可生化性差(BOD/COD<0.20).染料分子的结构一般比较稳定,很难被降解或氧化,因此,常用的化学或生化方法对染料废水的处理比较困难¨.吸附法是20世纪7O年代以来工业废水处理中广泛应用的方法,该方法在去除对传统方法而言非常稳定的污染物时表现出优越的性能,包括硝基取代的芳烃化合物,杂环化合物,合成染料等.常用的吸附剂有活性炭,土矿物类,沸石,树脂,改性处理后的生物质材料(如改性甘蔗渣)等.活性炭是

4、应片J最为广泛的u及附剂,但由于价格较高,再生能耗大,重复利用性能较差,其应用范围正在缩小.开辟价廉质优,易于再生的吸附材料是近年来染料废水处理研究的热点.MCM-22分子筛具有独特的孔道体系,拥有超笼结构,其十二元环孔穴是一种重要的吸附位和交换位,可以为较大分子(不能通过十元环孔口)提供很好的吸附反应位J.因此可以预见,MCM一22分子筛对有机染料将有很好的吸附作用.MCM-22分子筛具有良好的热稳定性,从而使其吸附的有机染料易于通过焙烧去除,便于进行再生.本研究以甲基橙和亚甲基蓝溶液模拟染料废水,考察了MCM.22分子筛对

5、染料的吸附处理性能.1实验部分1.1主要试剂实验所用甲基橙,亚甲基蓝,NaHCO,二水氯化钙和NaC1均为分析纯,MCM-22分子筛为实验室自制.1.2MCM-22预处理将制得的Na型MCM一22分子筛原粉与W=5%的硝酸铵溶液[(分子筛原粉):V(W=5%的硝酸铵)=1:l0]于80qC水浴中交换3次,每次交换2h,经洗涤和过滤后,烘干,程序升温至540℃焙烧4h,得到H型MCM.22分子筛,此即为实验中采用的分子筛吸附剂.1.3分析与表征吡啶吸附的FT.IR光谱是在德国布鲁克公司生产的EQUINOX55型红外光谱仪(分辨率

6、为4am)上进行.样品研磨成粉末,压成重约10mg,直径约为l0mm的自撑片,放人红外池中,于450oC脱气3h左右,然后冷却至室温,吸附吡啶至饱和,分别于150℃,300℃和450脱附后,冷却至室温扫描.收稿日期:20t0—11—24作者简介:丁春华(1977一),女,湖北随州人,海南大学材料与化工学院讲师,博士第2期丁春华等:MCM-22分子筛对水溶性染料的吸附作用l79NH3一TPD分析在美国Quantachrome公司的CHEMBET一3000型化学吸附仪上进行,载气速率为:N220mL?min～,升温速率为:l0K?

7、min～.低温N.吸附表征在美国Quantachrome公司的AUTOSORB一1型物理吸附仪上进行,用N:静态吸附法测定催化剂的孔径分布.紫外可见光谱在日本岛津公司的uV一2450上进行,在染料的最大吸收波长处测出样品的吸光值,制作标准曲线,通过测定溶液的吸光值计算所测定染料溶液的浓度.1.4实验方法取一定质量的MCM一22于10mL离心管中,加入5mL不同浓度的染料溶液,振荡一定时间后,离心分离,取上层清液,测定其中染料的浓度,并计算MCM-22的吸附量和吸附率.2结果与讨论2.1MCM_22的表征图1为合成的MCM一22

8、分子筛经焙烧后的XRD谱图,与文献报道一致J.说明所合成样品为结晶度良好的MCM-22分子筛晶体.1O2030405020/(.)图1焙烧后MCM一22分子筛的XRD图谱——八,,-垒羔16001550150014501400波数/cm图2MCM-22吡啶吸附红外谱图在吡啶吸