佟艷斌，張曉妮，賀志麗，孫莉群

(大慶師范學(xué)院 化學(xué)化工學(xué)院，黑龍江 大慶163712)

0 引言

凹凸棒是一種具有鏈層狀晶體結(jié)構(gòu)的鎂鋁硅酸鹽粘土礦物，具有很大的外比表面積和內(nèi)比表面積，表現(xiàn)出很強(qiáng)的表面活性和吸附性能，是一種性能優(yōu)異的天然礦物納米材料，因此凹凸棒土廣泛應(yīng)用于水處理領(lǐng)域［1］。

Fenton 試劑是由Fe2+和H2O2在酸性環(huán)境中反應(yīng)。生成具有強(qiáng)氧化性的OH·，在Fe2+化合物中，磁性Fe3O4常被用于異相催化氧化的研究中，能有效提高H2O2的分解速率進(jìn)而增強(qiáng)有機(jī)污染物的分解。如果將凹凸棒與四氧化三鐵復(fù)合，能夠充分發(fā)揮凹凸棒與Fenton 試劑的優(yōu)點(diǎn)，有效提高污水處理的效果［2-3］。

染料甲基橙作為一種偶氮染料，是一種比較難降解的有機(jī)物，其水溶液具有染料與酸堿指示劑的典型特征［4］，可以作為具有一定代表性的有機(jī)染料之一，因此本實(shí)驗(yàn)將甲基橙作為有機(jī)染料的代表物。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 Fe3O4 的制備

稱(chēng)取3.4163g FeCl3·6H2O 和1.2031g FeCl2·4H2O 于250mL 三頸燒瓶中，加入70mL 的蒸餾水，加熱溫度60℃，逐滴加入1.5mol·L-1NaOH 溶液至pH=8，繼續(xù)加熱30min，攪拌，沉降并用蒸餾水洗滌兩次，過(guò)濾，產(chǎn)物放于烘干箱中烘干(溫度:50℃，時(shí)間:120min)。

1.2 Fe3O4/凹凸棒復(fù)合材料的制備

(1)樣品一的制備

稱(chēng)取一定質(zhì)量的FeCl3·6H2O，F(xiàn)eCl2·4H2O 和凹凸棒土250mL 的三頸燒瓶中，加入蒸餾水，加熱溫度60℃，逐滴加入1.5mol·L-1NaOH 溶液至pH=8，繼續(xù)加熱30min，攪拌，沉降并用蒸餾水洗滌兩次，過(guò)濾，產(chǎn)品放入烘干箱中烘干(溫度:50℃，時(shí)間:120min)。

(2)樣品二的制備

稱(chēng)取一定質(zhì)量的FeCl3·6H2O，F(xiàn)eCl2·4H2O 和凹凸棒土于250mL 的三頸燒瓶中，加入蒸餾水，加熱溫度60℃，加入10g 鹽酸羥胺，逐滴加入1.5mol·L-1NaOH 溶液至pH=8，繼續(xù)加熱30min，沉降并用蒸餾水洗滌兩次，過(guò)濾，產(chǎn)品放入烘干箱中烘干(溫度:50℃時(shí)間:120min)。

表1 Fe3O4/凹凸棒復(fù)合材料各成分的用量

1.3 甲基橙溶液的吸附降解實(shí)驗(yàn)

(1)處理步驟一

分別取制備的四氧化三鐵、Fe3O4/凹凸棒、凹凸棒土樣品于50mL 燒杯中，分別加入1mL 0.04g/L 甲基橙標(biāo)準(zhǔn)溶液，加入13.32mg/mL 過(guò)氧化氫溶液，再用鹽酸調(diào)節(jié)pH，水浴加熱(溫度:60℃，時(shí)間:50min)，離心取上層清液，測(cè)其吸光度A。

(2)處理步驟二

在吸附降解實(shí)驗(yàn)中加入鹽酸羥胺，研究鹽酸羥胺在處理甲基橙時(shí)所起的效果。取制備的Fe3O4/凹凸棒樣品一于50mL 燒杯中，加入1mL 0.04g/L 甲基橙標(biāo)準(zhǔn)溶液，加入13.32mg/mL 過(guò)氧化氫溶液，加入鹽酸羥胺，再用鹽酸調(diào)節(jié)pH，水浴加熱(溫度:60℃，時(shí)間:50min)，離心取上層清液，測(cè)其吸光度A。

1.4 儀器部分

X 射線(xiàn)粉末衍射儀(Siemens D5005 diffractometer ，Cu Kα)，紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)(UV765，上海精密科學(xué)儀器有限公司)

2 討論部分

2.1 Fe3O4/凹凸棒復(fù)合材料的XRD 分析

圖1是Fe3O4/凹凸棒復(fù)合材料中樣品一的X-射線(xiàn)譜圖，圖中的衍射峰與文獻(xiàn)［5］中的相同，因此，可以證明復(fù)合材料中含有Fe3O4晶體。

2.2 復(fù)合物與Fe3O4、凹凸棒的作用效果比較

純Fe3O4、純凹凸棒土與Fe3O4/凹凸棒在pH=5，H2O2=7mL 的條件研究，20ml0.008g/l 吸光度(A)數(shù)據(jù)及結(jié)果討論如下:

表2 純Fe3O4、純凹凸棒土與Fe3O4/凹凸棒的吸光度

由表2可知，復(fù)合材料處理甲基橙后的吸光度要小于純Fe3O4及純凹凸棒土處理后的吸光度，根據(jù)朗伯-比爾定律，吸光度降低，被測(cè)物質(zhì)甲基橙的濃度降低，說(shuō)明處理效果越好，因此Fe3O4與凹凸棒復(fù)合有助于對(duì)甲基橙溶液的處理。

2.3 鹽酸羥胺對(duì)甲基橙作用效果的影響

表3 樣1 與樣2 的吸光度

表3中樣品一(Fe3O4/凹凸棒)與樣品二(合成Fe3O4/凹凸棒含有鹽酸羥胺)在試樣質(zhì)量0.1800g，pH=6，加入不同體積H2O2(過(guò)氧化氫)對(duì)應(yīng)吸光度值，通過(guò)表可以看出，樣品二處理甲基橙的吸光度要低于樣品一處理的吸光度，根據(jù)朗伯-比爾定律，吸光度降低，被測(cè)物質(zhì)甲基橙的濃度降低，說(shuō)明被處理效果越好。原因可能是Fe2+在空氣中具有不穩(wěn)定性，容易被氧化為Fe3+，合成溶液中加入少量的鹽酸羥胺，使Fe3+還原為Fe2+，有利于Fe3O4/凹凸棒復(fù)合物中Fe3O4純度的提高［6］。

表4 樣1 的兩種處理方式的吸光度(A)

由表4是對(duì)樣品一經(jīng)過(guò)兩種處理步驟后的吸光度值，在pH=2 時(shí)，過(guò)氧化氫用量是4 mL 時(shí)，在吸附降解甲基橙時(shí)，通過(guò)表中數(shù)據(jù)可以可知，加入鹽酸羥胺后吸光度值要小于不加鹽酸羥胺的值，可能是鹽酸羥胺將一部分的Fe3+還原為Fe2+的緣故。

4 結(jié)語(yǔ)

本文制備了Fe3O4/凹凸棒復(fù)合材料，該材料對(duì)甲基橙的處理效果要好于純Fe3O4和凹凸棒土。通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，合成Fe3O4/凹凸棒復(fù)合材料時(shí)的溶液中加入鹽酸羥胺的試樣處理甲基橙的效果要好于沒(méi)有加入鹽酸羥胺的試樣，因?yàn)镕e2+在空氣中具有不穩(wěn)定性，容易被氧化為Fe3+，所以在合成溶液中加入少量的鹽酸羥胺，F(xiàn)e3+還原為Fe2+，有利于Fe3O4/凹凸棒復(fù)合物中Fe3O4純度的提高。

［1］高薇.凹凸棒石/磁鐵氧化物/TiO2 復(fù)合材料的制備與性能研究［D］.合肥:合肥工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文，2008.

［2］劉紅玉，李 戎.Fenton 反應(yīng)及其在印染廢水處理中的應(yīng)用進(jìn)展［J］.印染助劑，2010，27(9):7-11.

［3］邵曉梅，李海青，劉德啟，姜 凡，武銀華.羥基化合物對(duì)Fenton 反應(yīng)選擇性的影響研究［J］.水處理技術(shù)，2009，35(6):32-35.

［4］暴雅嫻.Fenton 氧化處理甲基橙染料廢水的研究［D］.無(wú)錫:江南大學(xué)碩士學(xué)位論文，2006.

［5］顏峰.四氧化三鐵磁性復(fù)合粒子的制備及應(yīng)用研究［D］.長(zhǎng)春:吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文，2008.

［6］華中師范大學(xué).分析化學(xué)實(shí)驗(yàn)［M］北京:高等教育出版社，2007:150-152.