磁性碳纳米管吸附去除水中甲基橙的研究

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1、第31卷，第1期2011年1月誉谱学与尤谱分析SpectroscopyandSpectralAnalysis磁性碳纳米管吸附去除水中甲基橙的研究胡淑婉1,李文军"，常志东1,王环颖1,郭会超1,张经华2,刘洋?1.北京科技大学应用科学学院化学系，北京1000832.北京市理化分析测试屮心・北京100089摘要采用高温催化裂解法制备碳纳米管，对其用浓硝酸氧化法进行纯化处理，并用化学共沉淀方法制备了磁性碳纳米管（简称磁性管）。利川场发射扫描电子显微镜对磁性管进行了表征。将磁分离技术应用于碳纳米管吸附性能研究，探索碳纳米管负载磁性颗粒后对屮基橙的吸

2、附性能.寻找最佳实验条件，对吸附质溶液进行紫外-可见吸收光谱分析。同时，进行了磁性管的脱附和再吸附性能研究。关键词紫外-可见光谱；磁性碳纳米管；制备；表征；吸附；甲基橙；PAA中图分类号：（）657.3文献标识码：ADOI：10.3964/j.issn.1000-0593（2011）01-0205-05收稿日期：2010-04-19,修订日期：2010-10-04基金项目：国家自然科学基金项冃（20876157）资助作者简介：胡淑婉・女・1987年生，北京科技大学应用科学学院化学系硕士研究生e-mail：husw_1984@163.com*通

3、讯联系人e-mail：wjli@sas.ustb.cdu.cn引言偶氮染料是印染工艺中应川最广泛的一类合成染料，用于多种天然和合成纤维的染色和印花，也用于油漆、塑料、橡胶等的着色。在一定条件下.它能分解产生20多种致癌芳香胺.经过活化作用改变人体的1）N八结构引起病变和诱发癌症。由此可见・降解、消除染料废水中的偶氮染料对于保护水环境和人体健康具有重大的意义「门。目前常用的处理染料废水的方法都有不同的局限性②，而吸附法作为-•种重耍的物理化学方法.在处理染料废水屮有着广泛的应用冈。碳纳米管由于其独特的纳米管状孔隙结构及较大的比表面积•在吸附领域

4、有极大的应用前景如°］。碳纳米管在偶氮染料废水的吸附方面的研究刚刚起步，是吸附研究领域的一个热点。本文将应用磁分离技术研究碳纳米管吸附偶氮染料甲墓橙的性能O1实验1.1实验原料与设备二茂铁、二甲苯、浓硝酸、硫酸亚铁钱、硫酸铁钱为分析纯、无水乙醇、氮水、甲基橙均为分析纯；实验用水为二次去离子水。SK2-1-12管式电阻炉；90-4数显控温磁力搅拌器；SHZ-3（ffl）型循坏水貞•空泵；THZ-82恒温振荡器；SUPRA55SEM；TU-1901UV-VisSpectrophometer；722光栅分光光度计。1.2碳纳米管的制备和磁性管的合成

5、实验采丿Uc（）r）法制备出大面积的碳纳米管。制备工艺条件为氢气流呈为400mL・min-1,催化剂与碳源的配比为5g:100mL.温度为800°C。利用纯化后的CNTs进行磁性管的合成口口。1.3绘制标准曲线配垃一系列不同浓度的屮基橙溶液.用UV-VisSpec-trophonicter确定其最大吸收波长为464cm1,在此波氏处测定各吸附后溶液的最大吸光度.绘制标准曲线卫］，见图1Fig.2Therelationshipbetweentheconcentrationofmethylorangeandadsorbance1.4利用紫外-可见

6、光谱比较磁性管与未纯化的碳管对甲基橙溶液的吸附能力用氢氧化钠和盐酸调节甲基橙溶液的pH,使pH2。在锥形瓶中分别加入质屋浓度的10L

7、甲基橙溶液25.00mb和0.0020g纯化后的磁性管和0.0020g未纯化后的碳管，在25°C条件下,振荡(振速120r•min1)24h・磁性分离后利用TU-1901UV-VisSpectrophomctcr对甲基橙原溶液、磁性管吸附后的溶液以及未纯化的碳管吸附后的溶液进行光谱扫描。1.5溶液pH值、振荡时间和水浴温度对磁性管吸附的影响在一组锥形瓶中分别加入10mg・LT的甲基橙溶液25.00mb.用盐酸和

8、氢氧化钠调节溶液的pH・再分別加入0.0020g磁件管，在25°C下，振荡24h・磁性分离后用分光光度计在最大吸收波长处测溶液的吸光度，计算吸附1;其他条件同上，在pH6和30°C下.振荡不同时间.测定溶液的吸光度・计算吸附量；同上.不同温度下，测定溶液的吸光度，计算吸附量。1.6磁性管对甲基橙溶液的吸附等温线在温度为25°C条件下，测定不同浓度的甲基橙溶液达到吸附平衡时的吸光度，计算吸附量，以吸附量对吸附平衡后甲基橙溶液的浓度作图，得到吸附等温线。1.7比较加入PVP前后甲基橙溶液的紫外■■可见光谱温度为25°C条件下，在装有I卩基橙溶液(

9、25.00mL,10mg・1「)和磁性管(100mg)的两个锥形瓶中,在其中的一瓶中加入20mg的PVP.而另一-瓶没有加入PVP。恒温振荡(振速120r・min1