有机改性膨润土对水中钙黄绿素的吸附性能

丁彦庭,周 华,周艳梅＊,张博博

(1.河南大学基础实验教学中心,河南开封 475004; 2.河南大学化学化工学院,河南开封 475004）

有机改性膨润土对水中钙黄绿素的吸附性能

丁彦庭1,周 华2,周艳梅2＊,张博博2

(1.河南大学基础实验教学中心,河南开封 475004; 2.河南大学化学化工学院,河南开封 475004）

在微波作用下用十六烷基溴化吡啶(CPB)、十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)和盐酸萘乙二胺(NETH)对天然膨润土进行改性,制得了CPB-膨润土(CPB-Bt)、CTMAB-膨润土(CTMAB-Bt)和NETH-膨润土(NETHBt),并比较了它们对水中钙黄绿素的吸附性能.结果表明,在钙黄绿素浓度25 mg·L-1、p H=2、吸附时间90 min、CPB-Bt投加量10 g·L-1条件下,对钙黄绿素的吸附率可达98.58%.

有机改性膨润土;钙黄绿素;吸附性能

Abstract:Cetylpyridinium bromide modified bentonite(CPB-Bt),cetyltrimethyl ammonium bromide modified bentonite(CTMAB-Bt)and naphthalene ethylenediamonium chloride modified bentonite(NETH-Bt)were synthesized by modifying bentonite under microwave irradiation.The adsorption capacities of resultant organically modified bentonites for calcein in water were comparatively evaluated.It was found that calcein in water was eliminated at a rate of 98.58%under a calcein concentration of 25 mg·L-1,p H value of 2,adsorption time of 90 min,and CPB-Bt concentration of 10 g·L-1.

Keywords:organically modified bentonite;calcein;adsorption behavior

膨润土的主要矿物成分是蒙脱石,蒙脱石是由两层硅氧四面体晶片中间夹着一层铝氧八面体组成的层状硅酸盐矿物,它的组成是(Na,Ca)0.33(Al,Mg)2Si4O10(OH)2·nH2O[1].由于蒙脱石这种特殊的晶体结构,使膨润土具有较强的吸附能力和阳离子交换能力[2-4].天然膨润土属于无机膨润土,具有亲水疏油性,吸附水中有机物的能力较差.用表面活性剂改性膨润土,可以显著提高其吸附有机物的能力,在环保等领域有着广泛的应用[5-10].改性膨润土最突出的特点是层间距大,疏水性强,对有机物有良好的吸附性能,可用于有机废水处理[11-13].目前常用的改性剂是带长烷基链的季铵盐型阳离子表面活性剂以及高分子聚合物[14],作者采用常见、价廉的盐酸萘乙二胺(同时含有萘环和季铵盐结构)和阳离子表面活性剂来改性信阳钙基膨润土,按照文献[15]方法合成了一系列有机膨润土,比较了它们对水中钙黄绿素的吸附性能.

1 实验部分

1.1 仪器和试剂

信阳钙基膨润土,十六烷基溴化吡啶、十六烷基三甲基溴化铵、盐酸萘乙二胺、钙黄绿素、无水乙醇、硝酸银均为分析纯,所用水为二次蒸馏水.

WMX-1型微波密封COD快速消解仪,SKY-100C型小容量恒温培养振荡器,7230G分光光度计,200目分样筛,SRJ X型马弗炉.

1.2 有机膨润土的制备

信阳钙基膨润土(Bt)经研磨过筛后备用.称取十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)、十六烷基溴化吡啶(CPB)、盐酸萘乙二胺(NETH)各3 g,分别溶于50 mL 50%的乙醇溶液中,加入10 g膨润土,搅拌均匀,放置10 min,在功率为750 W的微波炉中反应3 min,冷却至室温抽滤,用蒸馏水多次清洗,去除游离的改性剂,至滤液滴加硝酸银后无沉淀.将滤饼放入干燥箱中在90℃下烘干,分别制得有机膨润土CTMAB-Bt、CPB-Bt和NETH-Bt.

1.3 吸附实验

分别称取适量CTMAB-Bt、CPB-Bt、NETH-Bt及Bt于四只具塞锥形瓶中,加入一定酸度的20 mL浓度为25 mg·L-1的钙黄绿素溶液.在恒温培养振荡器中,25℃,170 r·min-1振荡一定时间,离心20 min,取上清液在484 nm处测定钙黄绿素的平衡浓度,并根据钙黄绿素的初始和平衡浓度的差异计算其吸附率.

2 结果与讨论

2.1 各种膨润土对钙黄绿素的吸附效果

分别用 0.2 g CTMAB-Bt、CPB-Bt、NETH-Bt及Bt,在p H=2的条件下 ,对20 mL 浓度为25 mg·L-1的钙黄绿素溶液,按1.3的方法进行吸附实验,吸附90 min,对钙黄绿素的吸附率分别为84.51%、98.58%、67.13%和6.48%.可见,CPB-Bt对钙黄绿素的吸附效果最好,后续试验着重对CPB-Bt吸附钙黄绿素的条件进行讨论.

2.2 溶液p H值对吸附率的影响

在室温下,取20 mL浓度为25 mg·L-1的钙黄绿素溶液,称取0.2 g CPB-Bt作为吸附剂,吸附时间为90 min,考察了不同p H值下的吸附率,结果如图1所示.随着p H的逐渐增大,吸附率先逐渐降低形成一个小的平台,之后又逐渐升高趋向平稳,其最佳p H为2.

2.3 吸附时间对吸附率的影响

取20 mL浓度为25 mg·L-1的钙黄绿素溶液,在p H为2,CPB-Bt用量为0.2 g的条件下,考察了吸附时间对吸附率的影响,结果如图2所示.随着吸附时间的增加,吸附率逐渐增大,在90 min以后吸附率达到平稳,故最佳吸附时间为90 min.

图1 p H值对吸附率的影响Fig.1 Effect of p H on adsorption

图2 吸附时间对吸附率的影响Fig.2 Effect of adsorption time on adsorption

2.4 吸附剂用量对吸附率的影响

p H值为2时,固定吸附时间为90 min,考察了CPB-Bt用量在0.05～0.3 g范围内,对20 mL浓度为25 mg·L-1的钙黄绿素溶液吸附率的变化情况,结果如图3所示.起初随着吸附剂用量的不断增加吸附率逐渐增大,在0.2 g时达到最大,之后下降,因此最佳吸附剂用量为0.2 g,即10 g·L-1.

3 结论

在微波作用下,利用CTMAB、CPB及NETH对天然钙基膨润土进行改性,在制备的一系列有机膨润土中CPB-Bt对钙黄绿素的吸附效果最好,探讨了其最佳吸附条件.

图3 CPB-Bet用量对吸附的影响Fig.3 Effect of amount of CPB-Bet on adsorption

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Adsorption behavior of organically modified bentonite for calcein in water

DING Yan-ting1,ZHOU Hua2,ZHOU Yan-mei2＊,ZHANGBo-bo2

(1.Teaching Center of Basic Ex periment,Henan University,Kaif eng475004,Henan,China;
2.College of Chemistry and Chemical Engineering,Henan University,Kaif eng475004,Henan,China)

O 661.1

A

1008-1011(2011)02-0072-03

2010-09-20.

2008年度河南省政府决策研究招标课题(B153);河南省教育厅自然科学研究项目(2009A610003).

丁彦庭(1955-),女,高级实验师,研究方向为光谱分析.＊

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