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慧聰表面處理網(wǎng)訊:采用浸漬法對(duì)4A分子篩進(jìn)行表面改性,通過(guò)引入陽(yáng)離子表面活性劑,使4A分子篩表面附著季銨型陽(yáng)離子,并與反離子Br-形成“陰離子交換膜”,從而促使更多的Cr(VI)陰離子通過(guò)離子交換吸附到改性4A分子篩上,通過(guò)X-射線衍射(XRD)和傅里葉變換紅外光譜(FTIR)對(duì)樣品的物相結(jié)構(gòu)和組成進(jìn)行表征分析。
研究表明,表面活性劑的類型和疏水碳?xì)滏溄Y(jié)構(gòu)會(huì)影響4A分子篩的吸附能力,十八烷基三甲基溴化銨(OTAB)碳?xì)滏滈L(zhǎng),在分子篩表面形成的雙分子層密,對(duì)Cr(VI)的吸附量最大。采用準(zhǔn)一級(jí)、準(zhǔn)二級(jí)、Elovich和Bangham動(dòng)力學(xué)模型對(duì)六價(jià)鉻的吸附數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合,其中準(zhǔn)一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程最符合十八烷基三甲基溴化銨改性分子篩的吸附行為。同時(shí),分別從Langmuir和Redlich-Peterson等溫吸附模型獲得六價(jià)鉻的最大吸附量為13.98mg/g,且改性分子篩以均一表面吸附為主。
鉻污染主要來(lái)自電鍍、采礦、鋼鐵生產(chǎn)、制革和電器設(shè)備等行業(yè),大多以Cr(VI)(如三氧化鉻、鉻酸鹽和重鉻酸鹽)和Cr(VIII)(如三氧化二鉻和硫酸鉻)形式存在。由于Cr(VI)的水溶性和遷移性較大,且具有致癌致突變作用,其毒性遠(yuǎn)高于Cr(VIII),該工業(yè)廢水的排放加劇了水環(huán)境污染,嚴(yán)重危害人類的健康。Cr(VI)通常是以鉻酸鹽(CrO2-4)和重鉻酸鹽(Cr2O2-7)的形式出現(xiàn),主要處理技術(shù)包括化學(xué)還原、離子交換、電滲析、反滲透和活性炭吸附等方法。但上述方法存在毒性轉(zhuǎn)移、成本高和回收困難等問(wèn)題,如化學(xué)還原成較低毒性的鉻化合物,仍然無(wú)法根除鉻污染。
人工合成分子篩具有可設(shè)計(jì)性、良好的熱穩(wěn)定性和耐酸性,已成為重要的化工產(chǎn)品,如可用作吸附劑、催化劑和洗滌助劑等,其中4A分子篩是一種多孔性含水晶狀硅鋁化合物,整體構(gòu)架呈負(fù)電性,易與陽(yáng)離子發(fā)生交換作用而不破壞內(nèi)部結(jié)構(gòu),具有較好的陽(yáng)離子選擇性吸附特性,但對(duì)陰離子的吸附和交換能力很差。采用表面活性劑對(duì)4A分子篩進(jìn)行表面電荷調(diào)和,能有效改善4A分子篩對(duì)陰離子的吸附性能,已受到部分學(xué)者的關(guān)注。
本文研究了表面活性劑的類型和結(jié)構(gòu)對(duì)4A分子篩吸附Cr(VI)的影響,并探討Cr(VI)在4A分子篩上的等溫吸附和動(dòng)力學(xué)規(guī)律,為4A分子篩在陰離子型重金屬?gòu)U水的應(yīng)用中提供基礎(chǔ)改性技術(shù)。
1實(shí)驗(yàn)部分
1.1試劑與儀器
4A分子篩(250目,SiO257.4%,Al2O326.1%);十二烷基硫酸鈉溶液(SDS);十二烷基苯磺酸鈉溶液(SDBS);四丁基溴化銨溶液(TBAB);溴化十六烷基吡啶溶液(CPB);十二烷基三甲基溴化銨溶液(DTAB);十六烷基三甲基溴化銨溶液(CTAB);十八烷基三甲基溴化銨溶液(OTAB);十二酸脫水山梨醇酯(Span-20);曲拉通溶液(TX-100);以上表面活性劑溶液的濃度均為0.1mol/L;重鉻酸鉀;氯化銨;硝酸銀;實(shí)驗(yàn)用水均為二次蒸餾水,所用試劑均為分析純。
GBC932B型原子吸收分光光度計(jì)(澳大利亞GBC科學(xué)儀器公司);DF-101S集熱式恒溫加熱磁力攪拌器(鞏義市英峪予華儀器廠);SHA-C水浴恒溫振蕩器(常州國(guó)華電器有限公司)。
1.2樣品表征
XRD表征采用PANalytical公司X’PertPROMPD型全自動(dòng)X射線衍射儀,工作電壓40kV,工作電流40mA,CuKα射線,步長(zhǎng)為0.033°,停留時(shí)間為8s,掃描范圍2θ=5°~50°。
FTIR表征采用NicoletNEXUS670中紅外光譜儀,KBr壓片,掃描范圍400~4000cm。
1.3吸附性能評(píng)價(jià)
稱取一定量4A分子篩置于1mol/L的NH4Cl溶液中,40℃水浴攪拌6h,真空砂濾、水洗至濾液無(wú)Cl-為止(用0.1mol/L的AgNO3溶液檢測(cè)),80℃干燥4h,500℃下煅燒2h。然后將經(jīng)過(guò)處理的分子篩置于0.1mol/L的表面活性劑溶液中,40℃水浴攪拌24h后,經(jīng)真空砂濾、水洗至濾液中無(wú)Br-為止(用0.1mol/L的AgNO3溶液檢測(cè)),60℃真空干燥10h,即獲得改性分子篩。
取10mL一定濃度的含Cr(VI)模擬廢液(pH=6.5)于離心管中,加入0.1g改性分子篩,40℃恒溫振蕩一定時(shí)間后,離心分離,用原子吸收分光光度計(jì)測(cè)定上層清液中Cr(VI)的含量變化值。