羅雨薇，姜 峰，劉婉月，陳 思，高和軍,，廖運(yùn)文

（1.西華師范大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院，四川 南充 637000；2.西華師范大學(xué)應(yīng)用化學(xué)研究所，四川 南充637000）

目前對(duì)于抗生素污染的去除方法主要為過(guò)濾、活性炭吸附、化學(xué)氧化法、膜分離法和生物處理法[1]。吸附法因其操作簡(jiǎn)便，經(jīng)濟(jì)高效常被用來(lái)處理抗生素污染。2018年，song等人采用改進(jìn)的Hummers法制備得到氧化石墨烯（GO）對(duì)磺胺二甲基嘧啶進(jìn)行吸附，吸附量達(dá)到138.50mg/g[2]。筆者通過(guò)外交交聯(lián)劑聯(lián)苯二氯芐“編織”剛性的2-氨基苯并咪唑芳香族單體，一步合成一種外貌多孔含有豐富含氮吸附位點(diǎn)的交聯(lián)吸附劑，研究該吸附劑對(duì)SM2吸附的最佳條件，對(duì)實(shí)際處理廢水中的抗生素具有參考和實(shí)踐意義。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

濃鹽酸購(gòu)于成都科龍化工試劑廠，磺胺二甲基嘧啶（C6H9N3O2S），三氯化鐵（Ⅲ)六水合物(FeCl3·6H2O)，聯(lián)苯二氯芐（C14H12Cl2），2-氨基苯并咪唑（C7H7N3），1,2-二氯乙烷（C2H4Cl2）無(wú)水乙醇（C2H5OH）購(gòu)于阿拉?。ㄔ噭┥虾Ｓ邢薰?。

1.2 吸附劑的制備

在常溫下，稱取0.23 g 2-氨基苯并咪唑，1.4 g聯(lián)苯二氯芐，2.27 g三氯化鐵，加入30 ml的1,2-二氯乙烷于反應(yīng)釜中，混合均勻。將反應(yīng)釜置于氣氛爐180℃反應(yīng)7 h。反應(yīng)結(jié)束后，將所得粗產(chǎn)品分別用超純水，無(wú)水乙醇，1 mol/L鹽酸進(jìn)行洗滌過(guò)濾，至中性且濾液澄清，收集布氏漏斗中的黑色固體產(chǎn)物；140℃下，用無(wú)水乙醇對(duì)其進(jìn)行索式提取，進(jìn)一步純化24 h，得到產(chǎn)物,放置于真空干燥箱內(nèi)烘干，將所得粗產(chǎn)品研磨過(guò)篩，得到一種超交聯(lián)含氮有機(jī)聚合物，記作HCPs-N。

1.3 吸附劑的表征

采用L6S紫外分光光度計(jì)（上海儀電分析），SIGMA 500型掃描電子顯微鏡（德國(guó)卡爾蔡司），NICOLET 6700型紅外分光光譜儀（賽默飛世爾科技）對(duì)HCPs-N吸附劑結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征分析。

2 結(jié)果與討論

2.1 掃描電鏡分析

圖1是HCPs-N吸附劑的SEM圖。從圖1中看出，該吸附劑表面是粗糙和不規(guī)則的形狀，表面孔隙較多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，存在大量孔隙結(jié)構(gòu)和大小不等的介孔和微孔結(jié)構(gòu)。最終發(fā)展為大孔結(jié)構(gòu)這表明HCPs-N吸附劑可以為后續(xù)吸附磺胺二甲基嘧啶提供吸附位點(diǎn)。

2.2 紅外分析

為了表征聚合物中的特征官能團(tuán)，對(duì)其進(jìn)行了紅外光譜分析，1000～1500cm-1處出現(xiàn)了C-H的彎曲振動(dòng)，在1620附近的峰是單體結(jié)構(gòu)中芳香環(huán)骨架的振動(dòng)峰。波數(shù)在2920cm-1的振動(dòng)峰歸因?yàn)楸江h(huán)上CH2的振動(dòng)，在3420cm-1的振動(dòng)峰歸因?yàn)镹-H的振動(dòng)。這表明本實(shí)驗(yàn)成功合成了一種含氮的有機(jī)超交聯(lián)聚合物吸附劑HCPs-N。

圖1 HCPs-N吸附劑的掃描電鏡

2.3 初始pH對(duì)吸附性能的影響

當(dāng)pH=7.40時(shí)，SM2的中性離子濃度達(dá)到最大，HCPs-N對(duì)SM2的吸附效果最佳。而隨著pH的增大，SM2陰離子增加，可能會(huì)與吸附劑表面產(chǎn)生靜電斥力，不利于吸附進(jìn)行。

2.4 接觸時(shí)間對(duì)吸附的影響

HCPs對(duì)SM2的吸附經(jīng)過(guò)了3個(gè)階段。在開始的一小時(shí)內(nèi)，污染物被快速吸附，然后以相對(duì)緩慢的速度增加，最后達(dá)到平衡狀態(tài)。這是因?yàn)樵谖匠跗?，HCPs-N表面有豐富的吸附位點(diǎn)；在60到180 min，對(duì)SM2分子的吸附慢慢達(dá)到飽和，這可能是因?yàn)槲轿稽c(diǎn)被逐漸占據(jù)且吸附質(zhì)分子擴(kuò)散到微孔和介孔中導(dǎo)致吸附速率下降[3]，在180 min達(dá)到吸附平衡。

2.5 動(dòng)力學(xué)模型

本文分別利用假一階、假二階動(dòng)力學(xué)模型，對(duì)不同溫度下HCPs-N對(duì)SM2吸附量的變化過(guò)程進(jìn)行擬合。

假一階和假二階動(dòng)力學(xué)模型表達(dá)式：假一階動(dòng)力學(xué)模型：

假二階動(dòng)力學(xué)模型：

在兩個(gè)模型中，t表示吸附時(shí)間（min），k1（min-1）和k2（g·mg-1min-1）分別是假一階與假二階吸附速率常數(shù)。qt和qe分別是在時(shí)間為t和吸附達(dá)到平衡時(shí)HCPs-N吸附劑對(duì)SM2的吸附量 (mg/g)。

用假二階動(dòng)力學(xué)模型模擬3個(gè)不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的 SM2，所對(duì)應(yīng)的 qe分別為 209.64、284.09、344.83mg/g，這與實(shí)際平衡時(shí)的吸附量（208.79，280.55，343.7mg/g） 接近，R12值都達(dá)到了0.999；所以用假二階動(dòng)力學(xué)模型來(lái)描述HCPs-N吸附劑對(duì)SM2的吸附更符合實(shí)際情況，并表明其吸附有化學(xué)過(guò)程的參與。

3 結(jié)語(yǔ)

本實(shí)驗(yàn)通過(guò)外加交聯(lián)劑方法用2-氨基苯并咪唑與聯(lián)苯二氯芐一步合成出的HCPs-N吸附劑，簡(jiǎn)便快捷，沒(méi)有副產(chǎn)物產(chǎn)生，對(duì)環(huán)境不會(huì)造成二次污染。采用吸附法對(duì)SM2進(jìn)行吸附，操作簡(jiǎn)單，其對(duì)SM2的吸附最適pH為7.40，吸附3小時(shí)即可達(dá)到336.45mg/g的吸附量。并且隨著SM2濃度的增加，吸附量也增大；其吸附動(dòng)力學(xué)的研究說(shuō)明HCPs-N對(duì)SM2的吸附符合假二階動(dòng)力學(xué)模型，吸附速率控制步驟為化學(xué)吸附。