有機(jī)功能化MCM-41的合成及其對(duì)苯酚吸附性能的研究.pdf

1、隨著化學(xué)工業(yè)的迅速發(fā)展,大量有毒有害的化學(xué)物質(zhì)進(jìn)入水環(huán)境中,對(duì)水資源造成了嚴(yán)重的污染,對(duì)自然環(huán)境造成了極大的破壞。吸附技術(shù)因能耗低且能實(shí)現(xiàn)資源的回收利用,被認(rèn)為是處理工業(yè)廢水較有效且相對(duì)簡(jiǎn)單的方法,而滿足應(yīng)用需要又經(jīng)濟(jì)環(huán)保的高效吸附劑的合成是吸附技術(shù)研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。有序介孔氧化硅因具有高比表面積、較大孔徑和孔容、孔道結(jié)構(gòu)規(guī)則、孔徑均一有序、可調(diào)孔尺寸以及良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和較強(qiáng)的表面可修飾性等,作為一種新型的吸附材料,引起廣泛地關(guān)注,成

2、為研究的熱點(diǎn)。
　　 本文主要研究了有機(jī)功能化介孔氧化硅的合成及對(duì)苯酚水溶液的吸附性能。采用水熱法,以正硅酸乙酯為硅源,十六烷基三甲基溴化銨為表面活性劑,在氫氧化鈉堿性條件下,合成了MCM-41。通過嫁接法,用N-(2-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-巰丙基三甲氧基硅烷和丙基三甲氧基硅烷分別與MCM-41反應(yīng),得到四種有機(jī)功能化的介孔氧化硅吸附材料。采用熱重分析、X-射線衍射、紅外光譜和77 K氮?dú)?/p>

3、吸附等分析手段對(duì)樣品進(jìn)行了表征。在樣品對(duì)苯酚水溶液的吸附研究中,考察了有機(jī)基團(tuán)的覆蓋度、吸附時(shí)間、不同的修飾基團(tuán)、溶液pH值等因素對(duì)吸附性能的影響,繪制了吸附等溫線,擬合了Freundlieh和Langmuir等溫方程。
　　 樣品的表征結(jié)果說明,本研究合成了N-氨乙基-γ-氨丙基-MCM-41、氨丙基-MCM-41、巰丙基-MCM-41、丙基-MCM-41等四種有機(jī)功能化的介孔氧化硅吸附材料,并且測(cè)得了樣品的比表面積、孔容、平

4、均孔徑等參數(shù)。
　　 吸附研究表明:所合成的介孔氧化硅吸附材料對(duì)苯酚的吸附速率都較快,不到80 min就達(dá)到吸附平衡；有機(jī)基團(tuán)的引入顯著地提高了介孔氧化硅吸附材料對(duì)苯酚的吸附性能；不同的有機(jī)修飾基團(tuán),其吸附量的提高幅度不一樣,當(dāng)苯酚的平衡濃度為800 mg/L時(shí),MCM-41的飽和吸附量只有32.8 mg/g,N-氨乙基-γ-氨丙基-MCM-41、氨丙基-MCM-41、巰丙基-MCM-41、丙基-MCM-41的飽和吸附量分別是M

5、CM-41飽和吸附量的2.5倍、2.2倍、1.9倍、1.7倍；溶液的pH值能顯著影響有機(jī)功能化介孔氧化硅對(duì)苯酚的吸附性能,pH為6附近它們都有一個(gè)最大吸附量,pH過高或過低都不利于其對(duì)苯酚的吸附。
　　 樣品對(duì)苯酚的等溫吸附都較好地?cái)M合了Freundlich和Langmuir等溫方程,其中所擬合的Freundlich等溫方程,R2值更高,擬合效果更好。Freundlich方程中表征吸附劑對(duì)吸附質(zhì)的吸附強(qiáng)度的常數(shù)α、Langmui