环糊精改性蛭石对水中Cr(Ⅵ)的吸附

Posted 2023-01-13 蛭石

篇首语：愁人苦夜长，志士惜日短。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了环糊精改性蛭石对水中Cr(Ⅵ)的吸附相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

　　废水中的重金属离子由于含量，形态不同，进入环境或者生态系统后会难降解，易累积和迁移[1]，使得重金属变成了危害环境和人类健康的最重要､最常见的污染物质之一。目前，去除水中重金属的常用方法有吸附法､化学沉淀法､氧化还原法，电解法，膜分离技术，生物法等[2-5]。吸附法被认为是处理水中重金属离子的最简单有效的方法之一，而矿物材料作为吸附剂使用具有来源广､成本低､工艺简单､使用方便､无二次污染等优点。

　　蛭石(vermiculite)属于层状粘土矿物中的一种，是典型的2∶1型层状铝硅酸盐类矿物，由2个硅氧四面体层间加1个八面体层组成，层间具有水分子和可交换阳离子[6]。蛭石的这些特点使其具有较高的层电荷，故具有较高的阳离子交换能力阳离子吸附能力[7，8]。而天然蛭石作为吸附剂吸附性能相对较差，为了进一步提高其吸附性能必须对天然蛭石进行改性。通过对蛭石进行改性､接枝，使其赋予新的基团､新功能，使得所得的改性蛭石基吸附材料可与水中的重金属发生离子交换，化学吸附和螯合等作用，从而将水中的重金属去除。

　　环糊精(cyclodextrin，CD)作为一种无毒､绿色的水处理剂，它具有亲水性外缘和内腔疏水的结构，能与大量污染物形成包合物[9，10]。由于环糊精具有一定的水溶性，用环糊精直接从水中去除污染物受到其溶解性的限制，许多研究者采用不同的固载方法将其固定在一些天然或合成的不溶性载体上[11，12]，利用其对污染物的包络作用去除水中有机小分子污染物的和重金属离子。

　　鉴于环糊精和蛭石在水处理中的研究现状，本文用环氧氯丙烷(EPI)做交联剂，β-环糊精(β-CD)为改性剂，将β-CD固载到天然蛭石上，制备出一种环糊精改性蛭石(CDMV)具有优良吸附能力的新型吸附剂，并对Cr(Ⅵ)进行吸附动力学和热力学研究。通过这种方法合成的环糊精改性蛭石同时具有环糊精和蛭石这两种材料的吸附特性，大大增强了对Cr(Ⅵ)的吸附效果，并解决了环糊精作为处理剂在水处理过程中溶于水，难分离等难题;同时，由于蛭石在我国的储量丰富，成本低，利于推广，对实现工业化具有一定的参考价值。

　　1 实验部分

　　1.1 试剂与仪器

　　实验原材料:蛭石(河北省灵寿县，100目)､β-环糊精(BR)､重铬酸钾､氢氧化钠､环氧氯丙烷，以上均为分析纯(成都科龙试剂厂)。

　　仪器设备:S2R恒速搅拌器(上海申顺生物科技有限公司)，85-2型恒温磁力搅拌器(上海司乐仪器有限公司)，101-2A型电导鼓风干燥箱(天津市泰斯特仪器有限公司)，pH计(梅特勒-托利多仪器有限公司)，TDL80-2B台式离心机(上海安亭科学仪器厅);恒温培养摇床(上海天呈实验仪器制造有限公司);WQF-520A傅里叶变换红外光谱仪(北京北分瑞利分析仪器有限公司)，X射线衍射仪(荷兰帕纳科公司)，扫描电镜(Quanta450，QuestarChinaLimited)，UV-1800双束光紫外可见光分光光度计(日本岛津)。

　　1.2 吸附剂制备

　　1.2.1 环糊精改性蛭石(CDMV)的制备原理

　　EPI作为一种交联剂被广泛地应用于合成反应中。在碱性条件下，EPI开环并与—OH作用遵循双分子亲核取代反应(SN2)机理，生成EPI接枝后的环糊精(ECD)。继续反应，在环糊精上的EPI上的Clˉ形成环氧基，再加入蛭石，与蛭石上的Si—OH发生反应，使β-CD固载到蛭石表面。

　　反应示意图如图1所示。

　　1.2.2 环糊精改性蛭石(CDMV)的制备

　　称取一定摩尔比的β-CD 和EPI，溶于盛有100mL一定浓度NaOH溶液的烧杯中，水浴加热到60℃，搅拌反应时间t1(第1阶段反应时间)，然后称取2.00g蛭石(HCl活化后的)加入到母液中，反应时间t2(第2阶段反应时间)，冷却，洗涤，抽滤，在110℃烘箱中烘干2h备用。。

　　1.3 吸附实验

　　本实验主要考察从不同待吸附液浓度､不同吸附时间等方面考察CDMV对Cr(Ⅵ)的吸附性能。取待吸附液20mL，加入1.00gCDMV振荡吸附结束后，将上清液过滤后在2000r/min下离心5min，并在最大吸收波长540nm处用紫外可见光分光光度计测定其中Cr(Ⅵ)的浓度，计算CDMV对Cr(Ⅵ)的吸附量。计算式如下:

　　式中:Q为KCMV的吸附量(mg/g);C0 为初始溶液中Cr(Ⅵ)的浓度(mg/L);Ce 为吸附后上清液中Cr(Ⅵ)的浓度(mg/L);m为KCMD的质量(g)

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