聚乙烯亚胺功能化磁性纳米颗粒制备及其吸附分离蒽醌类阴离子染料性能研究.pdf

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1、第44卷分析化学(FENXIHUAXUE)研究报告第2期2016年2月ChineseJournalofAnalyticalChemistry205—2l1DOI：10．1lS95／j．issn．0253-3820．150549聚乙烯亚胺功能化磁性纳米颗粒制备及其吸附分离葸醌类阴离子染料性能研究陈波刘呖赵雪松潘学军(昆明理工大学环境科学与工程学院，昆明650500)摘要在室温下，采用戊二醛化学交联法制备聚乙烯亚胺功能化的磁性纳米吸附剂(FeO一PEI)。利用TEM、XRD、FT—IR、VSM和TGA等手段对其进行结构表征，并以茜素红、核固红及茜素绿3种蒽醌

2、类染料为目标吸附质，通过静态吸附实验考察了pH值、吸附时间、染料初始浓度、操作温度等因素对吸附的影响，同时进行了吸附动力学和吸附等温线模拟研究。结果表明，在pH=3和温度303K的条件下，茜素红、核固红和茜素绿的最大吸附量分别为256．1，138．8和134．6mg／g；初始浓度和吸附时间对染料吸附效率有明显的影响，吸附可在60min内达到平衡，且吸附过程符合准二级动力学模型；Langmuir等温线模型能更好地描述染料的吸附；蒽醌类染料在Fe，O-PEI上的吸附是一个白发的吸热过程。另外，FeO．PEI良好的稳定性和重复使用性，使其可作为一种潜在的水处理

3、吸附剂。关键词磁性纳米颗粒；聚乙烯亚胺；吸附；蒽醌染料1引言合成有机染料作为一种重要的工业产品，广泛应用于纺织、造纸、电镀、印刷、食品加工和化妆品等行业¨'2j。蒽醌类染料是用量仅次于偶氮染料的一类活性染料l4J，大多具有复杂且稳定的化学结构，在环境中常难以生物降解，对人类健康和生态环境存在着极大的威胁．oj。因此，高效处理染料废水已成为当前环境保护领域的研究重点和难点。吸附法操作简单，处理效率高，且成本较低，是目前处理染料废水最为有效的方法之一。传统吸附剂，如活性炭、沸石等，普遍存在选择性差、吸附容量低、再生与分离困难等问题。Fe0磁性纳米颗粒(MNP

4、s)具有制备简单、分离快速、毒性低等优点，被广泛用于水处理。然而，FeOMNPs在水溶液中容易发生团聚，极大地限制了其在水处理领域的应用。因此，通过适当的方法进行表面改性，以提高其在水相中的分散性、稳定性和吸附性是十分必要的。Jin等合成的核壳结构磁性纳米粒子(FeO@CTAB)具有良好的稳定性和磁分离特性，其对水溶液中As(V)的平衡吸附容量为23．07mg／g。Liu等利用共沉淀法获得腐殖酸包覆的FeOMNPs，可利用腐殖酸分子结构中的羟基、羧基、羰基等活性基团吸附去除水溶液中的多种重金属离子。Yan等以壳聚糖和聚丙烯酸修饰的磁性纳米颗粒做吸附剂，去

5、除cu，结果表明，修饰后的磁性吸附剂具有更高的稳定性和更强的吸附能力。聚乙烯亚胺(Polyethylenimine，PEI)分子链中大量的氨基和亚氨基官能团具有较强的质子化特性。。，可通过静电作用吸附阴离子污染物。然而，PE1分子良好的水溶性限制了其直接作为水处理吸附剂的应用。Nayab等u将支链PEI修饰在介孔SiO表面用于吸附去除茜素红和二甲酚橙，结果表明PE1分子中大量的氨基可显著提高吸附剂的吸附性能。Liu¨等以PEI功能化蛋壳膜(PEI—ESM)为吸附剂去除水中c删，吸附实验表明，修饰后的复合生物吸附剂动态吸附容量较未修饰蛋壳膜提高了105％。

6、基于这样的假设：PEI共价功能化的磁性纳米颗粒具有化学稳定性好、吸附容量大、固液分离容易等优点。本实验通过戊二醛化学交联反应制备得到PEI功能化的磁性纳米吸附剂(Fe，O一PEI)，系统考察其对茜素红、核固红以及茜素绿3种蒽醌类染料的吸附去除性能。结果表明，Fe。O一PEI吸附剂具有良好的吸附性、稳定性、再生性和重复利用性，可作为一种染料废水处理的优质吸附剂。2015-07-08收稿；2015·1l_24接受本文系国家自然科学基金(No．21307048)和云南省应用基础研究计划(No．2013FB011)资助项目}E—mail：chenbo83@kmu

7、st．edu．cn分析化学第44卷2实验部分2．1试剂与材料支链聚乙烯亚胺(分子量约为25000g／mol，Sigma-Aldrich公司)；氯化高铁、乙二醇、1，6-己二胺、无水乙酸钠、戊二醛等均为分析纯；茜素红(Alizarinred，AR，≥80．0％)、核固红(Nuclearfastred，AR，90％)和茜素绿(Alizaringreen，AR，95％)葸醌染料购自上海晶纯生化科技股份有限公司。实验用水为自制超纯水，模拟染料废水通过稀释染料储备液得到。1mol／LHCI和NaOH用以调节样品的pH值。2．2吸附剂制备通过溶剂热法制备得到氨基化磁

8、性纳米颗粒(Fe0-NH：)，进一步通过戊二醛交联法_l制备得到聚乙烯亚胺功能化