亚洲免费av电影一区二区三区,日韩爱爱视频,51精品视频一区二区三区,91视频爱爱,日韩欧美在线播放视频,中文字幕少妇AV,亚洲电影中文字幕,久久久久亚洲av成人网址,久久综合视频网站,国产在线不卡免费播放

        ?

        PEI改性沙柳對水中酸性鉻蘭K的吸附作用研究

        2022-05-05 01:33:30張曉羽郭紅博鄒衛(wèi)華
        關(guān)鍵詞:沙柳官能團(tuán)吸附劑

        張曉羽,郭紅博,鄒衛(wèi)華

        (鄭州大學(xué) 化工學(xué)院,河南 鄭州 450001)

        0 引言

        陰離子偶氮類染料大部分含有磺酸基、羧基等基團(tuán),在自然條件下不易降解且對生物具有致畸性、致癌性和致突變性[1-2]。在國內(nèi)外對染料廢水處理的眾多方法中,吸附法由于具有成本低、設(shè)計(jì)簡單、應(yīng)用靈活等優(yōu)點(diǎn)成為處理染料廢水的優(yōu)良方法之一[3-4]。常用的吸附材料有活性炭、礦物材料、生物質(zhì)材料和納米材料等[5]。其中生物質(zhì)材料具有可重復(fù)使用和低成本等諸多優(yōu)點(diǎn),并且通過對其分子鏈上的官能團(tuán)進(jìn)行修飾或與其他材料復(fù)合引入新的官能團(tuán)等方法進(jìn)行改性,可以提高其吸附性能。Dai等[6]利用單寧酸改性棕櫚葉鞘纖維(PLSF)吸附印染廢水中活性黃3(RY3)和Cr(VI),吸附過程符合準(zhǔn)二級動力學(xué)和Langmuir等溫線模型。Kani等[7]采用聚乙烯亞胺改性虎果渣去除溶液中剛果紅(CR),在酸性條件下,靜電吸引作用為吸附過程的主要作用力。

        聚乙烯亞胺(PEI)在水中氨基質(zhì)子化使其呈陽離子性,可用于吸附水體中陰離子污染物[8]。沙柳(SP)由纖維素、半纖維素和木質(zhì)素等組成[9],成分中含有各種官能團(tuán)(如羧基、羥基),這使得沙柳可作為載體通過交聯(lián)劑與PEI結(jié)合,不僅克服了PEI在水體中易流失的缺點(diǎn),而且表面修飾基團(tuán)的引入增強(qiáng)了沙柳自身的吸附性能。ACBK分子中的磺酸基團(tuán)(—SO3Na)在溶液中為帶負(fù)電的離子(—SO3-),且ACBK分子中—SO3-(pKa<0)強(qiáng)酸條件下仍能以—SO3-的形式穩(wěn)定存在[10]?;谝陨咸匦?,本研究以環(huán)氧氯丙烷為交聯(lián)劑將PEI接枝到沙柳表面制備吸附材料PEI-SP,研究其對水體中酸性鉻蘭K的吸附動力學(xué)及熱力學(xué)性能,并探討PEI-SP對ACBK的吸附機(jī)理。

        1 實(shí)驗(yàn)部分

        1.1 實(shí)驗(yàn)材料和儀器

        聚乙烯亞胺(PEI),酸性鉻蘭K(ACBK,分子式C16H9N2Na3O12S3,相對分子質(zhì)量586.40),環(huán)氧氯丙烷、乙醇、氫氧化鈉均為分析純,沙柳(SP, 630 mm),紫外可見分光光度計(jì)(UV-2012PV)。

        1.2 材料制備

        將4 g沙柳浸泡于2 mol/L氫氧化鈉溶液中,加入60 mL環(huán)氧氯丙烷和40 mL乙醇于恒溫振蕩箱振蕩5 h,過濾,用超純水洗滌至中性,加入100 mL 4 mol/L的聚乙烯亞胺溶液振蕩4 h,過濾,超純水洗滌至中性,干燥后備用。

        1.3 吸附實(shí)驗(yàn)

        分別稱取0.02 g PEI-SP置于一系列50 mL錐形瓶中,加入20 mL ACBK溶液,在不同pH值、溫度、染料初始濃度等條件下,振蕩一段時間后取上清液,采用紫外可見光光度計(jì)在波長523 nm處測定吸光度。

        1.4 吸附量的計(jì)算

        單位質(zhì)量吸附劑的吸附量:

        (1)

        式中:qt為吸附劑在時間t時的吸附量,mmol/g;C0和Ct分別為ACBK溶液初始濃度和t時刻濃度,mmol/L;V為溶液體積,L;M為吸附劑質(zhì)量,g。

        1.5 數(shù)據(jù)分析方法

        Pseudo-first-order方程:

        qt=qe(1-e-k1t)。

        (2)

        Pseudo-second-order方程:

        (3)

        Elovich方程:

        (4)

        Intra-particle diffusion方程:

        qt=ktit0.5+C。

        (5)

        Boyd方程:

        (6)

        式中:Bt為t時刻吸附量與平衡吸附量的比值的函數(shù);qe為吸附平衡時的吸附量,k1、k2和kti分別為準(zhǔn)一級、準(zhǔn)二級和粒子內(nèi)擴(kuò)散方程的速率常數(shù);α為初始吸附速率;β為與表面覆蓋度有關(guān)的常數(shù);C與邊界層厚度有關(guān)。

        Langmuir吸附等溫方程:

        (7)

        Freundlich 吸附等溫方程:

        (8)

        Koble-Corrigan 吸附等溫方程:

        (9)

        式中:KL為Langmuir方程的吸附常數(shù);qm為理論最大單分子層吸附量;Ce為平衡時溶液濃度;KF和nF為Freundlich模型常數(shù),且只與溫度有關(guān);A、B和nK均為Koble-Corrigan模型常數(shù)。

        2 結(jié)果與討論

        2.1 吸附動力學(xué)研究

        采用Pseudo-first-order、Pseudo-second-order和Elovich動力學(xué)方程對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行非線性擬合,結(jié)果見圖1和表1。

        表1 PEI-SP對ACBK的吸附動力學(xué)參數(shù)

        由圖1可以看出,在濃度為0.341 mmol/L的ACBK溶液中,SP對ACBK的平衡吸附量(0.018 mmol/g)遠(yuǎn)小于PEI-SP對ACBK的平衡吸附量(0.227 mmol/g),表明通過聚乙烯亞胺改性大大增加了沙柳對ACBK的吸附量。

        圖1 PEI-SP吸附ACBK的動力學(xué)曲線

        通過比較表1中各模型擬合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到的相關(guān)系數(shù)(R2)和誤差平方和(SSE)可知,Elovich模型的相關(guān)系數(shù)(R2>0.99)最高且SSE最小,說明Elovich模型能更好地描述PEI-SP對ACBK的吸附過程,表明PEI-SP對ACBK的吸附為非均相化學(xué)吸附過程[5]。

        采用Intra-particle diffusion方程擬合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),結(jié)果如表2所示。由表2可以看出,吸附速率(kti)隨著溶液初始濃度的增加而增加,而隨著吸附的進(jìn)行吸附速率降低(kt1>kt2),這是因?yàn)槲皆赑EI-SP表面的ACBK對吸附過程產(chǎn)生黏滯阻力,邊界層效應(yīng)C增大。

        表2 PEI-SP吸附ACBK的粒子內(nèi)擴(kuò)散參數(shù)

        圖2 PEI-SP吸附ACBK的Bt-t圖

        2.2 吸附等溫線研究

        配置濃度為0.226~1.194 mol/L的ACBK溶液,加入PEI-SP振蕩8 h達(dá)到吸附平衡。如圖3所示,PEI-SP對ACBK的平衡吸附量隨著溶液濃度的增加而增大,并且相同濃度下平衡吸附量隨著溫度升高而增大。

        圖3 PEI-SP對ACBK 的吸附等溫線

        采用Langmuir、Freundlich、Koble-Corrigan等溫吸附方程對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行非線性擬合分析,結(jié)果見表3。

        由表3可知,Koble-Corrigan模型相關(guān)系數(shù)(R2>0.99)最大,誤差χ2最小,說明PEI-SP對ACBK的吸附過程符合Koble-Corrigan模型,且Koble-Corrigan模型(nK偏向于1)傾向于Langmuir模型吸附,表明PEI-SP對ACBK的吸附主要以單分子層吸附為主,同時也存在多分子層吸附[13]。qm和KL隨溫度的升高而增大表明該吸附過程是一個吸熱過程;PEI-SP在298 K對ACBK的飽和吸附量為0.428 mmol/g。Zhang等[14]制備了MIL-101-NH2吸附材料,對ACBK的最大吸附量可達(dá)到0.443 mmol/g。Wang等[15]采用十六烷基三甲基溴化銨改性磁性松果殼生物炭對ACBK的吸附量最大為0.058 mmol/g。由此可以看出PEI-SP對ACBK具有較高的吸附能力,且易于從溶液中分離出來,因此PEI-SP在去除水體中ACBK方面具有優(yōu)異的潛力。

        表3 PEI-SP吸附ACBK的吸附等溫線擬合參數(shù)

        2.3 解析再生研究

        選取0.1 mmol/L NaOH溶液作為脫附劑進(jìn)行3次吸附再生實(shí)驗(yàn),其吸附量分別為初始吸附量的93.5%、90.6%、86.2%,可以看出PEI-SP對ACBK的吸附性能下降不明顯,說明PEI-SP作為吸附劑具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和重復(fù)利用性。

        3 吸附機(jī)理討論

        3.1 吸附劑表面官能團(tuán)的測定

        采用Boehm滴定法測定吸附劑表面官能團(tuán)[16]。與SP相比,PEI-SP表面的羥基和羧基分別從0.583 mmol/g和0.180 mmol/g增加到了0.737 mmol/g和0.348 mmol/g,這是因?yàn)闅溲趸c破壞纖維素和木質(zhì)素結(jié)構(gòu)形成了含氧官能團(tuán)結(jié)構(gòu);胺基官能團(tuán)從0.160 mmol/g增加到了0.540 mmol/g,說明PEI成功接枝到SP上。

        3.2 紅外光譜分析

        如圖4所示,通過對比SP和PEI-SP的紅外光譜可知,3 401 cm-1(—OH和—NH)和1 057 cm-1(C—OH和—C—O)的吸收峰明顯增強(qiáng);1 422 cm-1強(qiáng)吸收峰為C—N的胺基吸收峰[17],說明PEI成功接枝到了沙柳表面。

        圖4 SP、PEI-SP和PEI-SP-ACBK的紅外光譜

        與PEI-SP紅外光譜對比,PEI-SP-ACBK的紅外光譜中,3 401 cm-1(—OH和—NH)、1 422 cm-1(—C—N)和1 057 cm-1(C—OH和—C—O)的吸收峰偏移到了3 412 cm-1、1 401 cm-1和1 035 cm-1;1 593 cm-1和1 504 cm-1處對應(yīng)的芳香環(huán)中碳碳雙鍵的吸收峰分別偏移到了1 594 cm-1和1 505 cm-1;1 035 cm-1和1 163 cm-1的吸收峰為—SO3-的對稱伸縮振動和不對稱伸縮振動[18]。以上結(jié)果說明ACBK成功吸附在PEI-SP上。

        3.3 pH值對PEI-SP吸附ACBK性能的影響

        吸附過程中溶液的pH值影響著吸附劑的表面性質(zhì),進(jìn)而對吸附性能產(chǎn)生影響。從圖5可以看出,pH值從2升高到11,PEI-SP對ACBK的吸附量從0.422 mmol/g降低到了0.080 mmol/g。

        圖5 pH 值對PEI-SP吸附ACBK的影響

        當(dāng)溶液pH<6.78(等電點(diǎn),pH值為6.78)時,吸附劑表面由于—NH2質(zhì)子化為—NH3+顯正電,ACBK分子主要通過靜電作用吸附在PEI-SP表面。

        當(dāng)溶液pH=6.78時,吸附劑表面顯中性,PEI-SP對ACBK的平衡吸附量為0.229 mmol/g,這是因?yàn)槲絼┍砻娴幕钚怨倌軋F(tuán)(—NH2、—OH和—COOH)與ACBK分子中的N和O之間的氫鍵作用,以及ACBK分子中磺酸基團(tuán)連接的芳香環(huán)和PEI-SP表面的芳香環(huán)之間的π—π堆疊作用[19]。

        當(dāng)溶液pH>6.78時,PEI-SP中的—NH3+、—OH和—COOH去質(zhì)子化,變?yōu)椤狽H2、—O-和—COO-,PEI-SP表面帶負(fù)電,與ACBK分子中的—SO3-官能團(tuán)產(chǎn)生靜電排斥作用,PEI-SP對ACBK的吸附量仍不為0,進(jìn)一步說明吸附過程中存在氫鍵和π—π堆疊作用。

        堿性條件下靜電排斥作用隨著pH值增大而增強(qiáng),使原本通過靜電吸引作用吸附在PEI-SP上的ACBK分子脫附,因此0.1 mol/L的NaOH溶液對吸附在PEI-SP的ACBK具有較好的解析效果。

        3.4 吸附機(jī)理

        結(jié)合PEI-SP吸附ACBK前后的紅外光譜以及pH值對吸附性能的影響可知,PEI-SP對ACBK的吸附機(jī)理主要為靜電吸引作用、氫鍵和π—π堆疊作用。吸附機(jī)理如圖6所示。

        圖6 PEI-SP吸附ACBK機(jī)理示意圖

        4 結(jié)論

        本文研究結(jié)果表明,PEI改性沙柳對水中的陰離子染料ACBK具有良好的去除能力。溫度為298 K時PEI-SP對ACBK的最大吸附量為0.428 mmol/g,且吸附量隨著溫度的升高而增大。吸附動力學(xué)和吸附等溫線分別為Elovich模型和Koble-Corrigan模型。在吸附過程中,膜擴(kuò)散為主要控速步驟。吸附主要作用力有靜電吸引作用、氫鍵和π—π堆疊作用。

        猜你喜歡
        沙柳官能團(tuán)吸附劑
        熟記官能團(tuán)妙破有機(jī)題
        固體吸附劑脫除煙氣中SOx/NOx的研究進(jìn)展
        化工管理(2022年13期)2022-12-02 09:21:52
        神木風(fēng)沙草灘區(qū)沙柳平茬復(fù)壯技術(shù)研究
        用于空氣CO2捕集的變濕再生吸附劑的篩選與特性研究
        能源工程(2021年1期)2021-04-13 02:05:50
        在對比整合中精準(zhǔn)把握有機(jī)官能團(tuán)的性質(zhì)
        荷花情
        木粉和抗氧劑對廢舊PE-HD/沙柳復(fù)合材料性能的影響
        中國塑料(2016年12期)2016-06-15 20:30:07
        花甲老漢單騎走中國
        污泥中有機(jī)官能團(tuán)的釋放特性
        逆向合成分析法之切斷技巧
        女同在线视频一区二区| 每天更新的免费av片在线观看| 在线观看免费午夜大片| 国产精品白丝喷水在线观看| 中文字幕熟妇人妻在线视频| 色www亚洲| 无遮挡很爽视频在线观看| 国产尤物自拍视频在线观看| 国产精品亚洲二区在线看| 日韩在线 | 中文| av狠狠色丁香婷婷综合久久 | 国产亚洲精品aaaa片app| 天天综合天天色| 日韩av免费在线不卡一区| 一本色道久久综合亚洲| 亚洲精品一区久久久久一品av| 亚洲va国产va天堂va久久| 久久亚洲精品成人av| 成人午夜无人区一区二区| 丰满人妻无奈张开双腿av| 日韩有码中文字幕在线视频| 国产av久久久久精东av| 亚洲av无码一区二区三区在线 | 亚洲最稳定资源在线观看| 加勒比特在线视频播放| 国产精品毛片极品久久| 中字乱码视频| 亚洲精华国产精华液的福利 | 日本无遮挡吸乳呻吟视频| 国产免费专区| 男的和女的打扑克的视频| 高清日韩av在线免费观看| 国产成人亚洲精品青草天美| 天天影视色香欲综合久久| 国产精品系列亚洲第一| 国产又黄又湿又爽的免费视频| 中文字幕亚洲精品无码| 亚洲中文字幕无码久久| 国产剧情无码中文字幕在线观看不卡视频| 91久久精品一区二区| 无码人妻一区二区三区免费看 |