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剖刘
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1 第３６卷第３期环境科学学报ＡｃｔａＳｃｉｅｎｔｉａｅＣｉｒｃｕｍｓｔａｎｔｉａｅ２０６年３月Ｖｏｌ３６Ｎｏ３Ｍａｒ２０６ＤＯＩ０３６７ｊｈｊｋｘｘｂ２０５０６０４赫文芳陈元涛张炜等２０６磁性埃洛石复合材料的制备及其对十八烷胺吸附性能研究Ｊ环境科学学报３６３８７３８７９ＨｅＷＦＣｈｅｎＹＴＺｈａｎｇＷｅｔａｌ２０６ＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆｍａｇｎｅｔｉｃｈａｌｌｏｙｓｉｔｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅａｎｄｉｔｓｓｏｒｐｔｉｏｎｂｅｈａｖｉｏｒｆｏｒｏｃｔａｄｅｃｙｌａｍｉｎｅＪＡｃｔａＳｃｉｅｎｔｉａｅＣｉｒｃｕｍｓｔａｎｔｉａｅ３６３８７３８７９磁性埃洛石复合材料的制备及其对十八烷胺吸附性能研究赫文芳陈元涛张炜王平平赵威王云生青海师范大学化学系西宁８０００８收稿日期２０５０５２修回日期２０５０８０３录用日期２０５０８０５摘要采用共沉淀法制备磁性埃洛石复合材料并对其吸附十八烷胺的行为进行研究利用红外光谱ＦＴＩＲ透射电子显微电镜ＴＥＭ和振动样品磁强计ＶＳＭ对磁性埃洛石进行表征研究吸附剂浓度吸附时间溶液ｐｈ值和温度对十八烷胺在磁性埃洛石上吸附的影响采用Ｌａｇｒａｎｇｅ准二级动力学方程Ｌａｎｇｍｕｉｒ等温线方程及Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ等温线方程对实验数据进行拟合结果表明Ｆｅ３Ｏ４纳米粒子成功的负载到埃洛石的表面ｐｈ值和温度对十八烷胺在磁性埃洛石上的吸附影响较大十八烷胺在磁性埃洛石上的吸附符合二级动力学模型热力学符合Ｌａｎｇｍｕｉｒ等温线方程并且高温利于十八烷胺的吸附关键词磁性埃洛石吸附十八烷胺动力学热力学文章编号０２５３２４６８２０６０３８７３０７中图分类号Ｘ７０３文献标识码ＡＰｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆｍａｇｎｅｔｉｃｈａｌｌｏｙｓｉｔｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅａｎｄｉｔｓｓｏｒｐｔｉｏｎｂｅｈａｖｉｏｒｆｏｒｏｃｔａｄｅｃｙｌａｍｉｎｅＨＥＷｅｎｆａｎｇＣＨＥＮＹｕａｎｔａｏＺＨＡＮＧＷｅｉＷＡＮＧＰｉｎｇｐｉｎｇＺＨＡＯＷｅｉＷＡＮＧＹｕｎｓｈｅｎｇＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙＱｉｎｇｈａｉＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＸｉｎｉｎｇ８０００８Ｒｅｃｅｉｖｅｄ２Ｍａｙ２０５ｒｅｃｅｉｖｅｄｉｎｒｅｖｉｓｅｄｆｏｒｍ３Ａｕｇｕｓｔ２０５ａｃｃｅｐｔｅｄ５Ａｕｇｕｓｔ２０５ＡｂｓｔｒａｃｔＭａｇｎｅｔｉｃｈａｌｌｏｙｓｉｔｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｗａｓｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄｂｙｕｓｉｎｇｃｈｅｍｉｃａｌｃｏｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎａｎｄｗａｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄｂｙＦｏｕｒｉｅｒｔｒａｎｓｆｅｒｉｎｆｒａｒｅｄＦＴＩＲＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＥｌｅｃｔｒｏｎＭｉｃｒｏｓｃｏｐｅＴＥＭａｎｄｖｉｂｒａｔｉｎｇｓａｍｐｌｅｍａｇｎｅｔｏｍｅｔｅｒＶＳＭＴｈｅｓｏｒｐｔｉｏｎｂｅｈａｖｉｏｒｏｆｍａｇｎｅｔｉｃｈａｌｌｏｙｓｉｔｅｆｏｒｏｃｔａｄｅｃｙｌａｍｉｎｅｗａｓｓｔｕｄｉｅｄｗｉｔｈｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｏｆｓｏｌｉｄｃｏｎｔｅｎｔｃｏｎｔａｃｔｔｉｍｅｐｈａｎｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＴｈｅｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍｄａｔａｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄｕｓｉｎｇｔｈｅＬａｇｒａｎｇｅｐｓｅｕｄｏｓｅｃｏｎｄｏｒｄｅｒｋｉｎｅｔｉｃｍｏｄｅｌＬａｎｇｍｕｉｒｉｓｏｔｈｅｒｍａｎｄＦｒｅｕｎｄｌｉｃｈｅｑｕａｔｉｏｎＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｍａｎｉｆｅｓｔｅｄｔｈａｔｍａｇｎｅｔｉｃｈａｌｌｏｙｓｉｔｅｃｏｍｐｏｓｉｔｅｗａｓｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙｏｂｔａｉｎｅｄＴｈｅｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆｍａｇｎｅｔｉｃｈａｌｌｏｙｓｉｔｅｆｏｒｏｃｔａｄｅｃｙｌａｍｉｎｅｗａｓｓｔｒｏｎｇｌｙａｆｆｅｃｔｅｄｂｙｐｈａｎｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＴｈｅｓｏｒｐｔｉｏｎｂｅｈａｖｉｏｒｗａｓｆｏｕｎｄｔｏｆｏｌｌｏｗｔｈｅｐｓｅｕｄｏｓｅｃｏｎｄｏｒｄｅｒｋｉｎｅｔｉｃｍｏｄｅｌＷｉｔｈｒｅｓｐｅｃｔｔｏｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃｓｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆｏｃｔａｄｅｃｙｌａｍｉｎｅｉｎｃｒｅａｓｅｄｗｉｔｈｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｆｉｔｔｅｄｔｈｅＬａｎｇｍｕｉｒｉｓｏｔｈｅｒｍＫｅｙｗｏｒｄｓｍａｇｎｅｔｉｃｈａｌｌｏｙｓｉｔｅｓｏｒｐｔｉｏｎｏｃｔａｄｅｃｙｌａｍｉｎｅｋｉｎｅｔｉｃｓｔｈｅｒｍｏｄｙｎａｍｉｃｓ引言Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ目前在氯化钾等无机盐浮选中应用了阳离子胺类捕收剂这类捕收剂的分子有个由０２４个碳原子组成的疏水链和个亲水氨基ＮＨ２而且不溶于水具有强碱性故在使用前必须用盐酸中和处理此类胺中最常用的是十八烷胺费雯丽和李贵林２０２十八烷胺ＯＤＡＣ８Ｈ３９Ｎｏｃｔａｄｅｃｙｌａｍｉｎｅ是一种具有较长烷基的高级脂肪胺其分子结构中含有亲水端和憎水端是阳离子表面活性剂非离子型表面活性剂陈进生等２００３在钾盐的浮选中由于长碳链的伯胺类物质在自然界中很难自然降解长期使用会在盐湖卤水中积累不但污染环境基金项目国家自然科学基金Ｎｏ２０９６７００６教育部新世纪优秀人才支持计划ＮｏＮＣＥＴ０７０４７６ＳｕｐｐｏｒｔｅｄｂｙｔｈｅＮａｔｉｏｎａｌＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＦｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆＣｈｉｎａＮｏ２０９６７００６ａｎｄｔｈｅＥｄｕｃａｔｉｏｎＭｉｎｉｓｔｒｙｓＮｅｗＣｅｎｔｕｒｙＥｘｃｅｌｌｅｎｔＴａｌｅｎｔｓＳｕｐｐｏｒｔｉｎｇＰｌａｎＮｏＮＣＥＴ０７０４７６作者简介赫文芳９９０女Ｅｍａｉｌｗｅｎｆａｎｇ６３０９６３ｃｏｍ通讯作者责任作者ＥｍａｉｌｃｈｅｎｙｔｑｈｎｕｅｄｕｃｎＢｉｏｇｒａｐｈｙＨＥＷｅｎｆａｎｇ９９０ｆｅｍａｌｅＥｍａｉｌｗｅｎｆａｎｇ６３０９６３ｃｏｍＣｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇａｕｔｈｏｒＥｍａｉｌｃｈｅｎｙｔｑｈｎｕｅｄｕｃｎ

2 874 环境科学学报 36 卷而且会给高品质的氯化钾的生产带来不利影响. 因此, 研究浮选过程中的胺类十八烷胺的去除方法很有意义. 废水的处理方法主要有自然净化法混凝沉降法化学氧化法生物处理法吸附法等 ( 夏洋, 2007). 由于吸附法具有去除水中污染物速度快吸附容量大无二次污染适应性强和易操作等优点而受到了广泛的关注. 埃洛石 (HNTs) 是一种含水层状结构的双层的 1 1 型铝硅酸盐材料, 具有典型的结晶结构 ( 贾佩楠等, 2011). 相比于其他纳米材料 ( 如碳纳米管 ), HNTs 具有良好的离子交换性吸附性和比表面积, 在水处理领域具有广阔的应用前景. 然而, 当吸附剂和溶液作用后, 通过离心的方法使吸附剂和溶液分离, 即耗时又费力. 为使吸附剂与溶液快速有效的分离, 将具有磁性微粒负载到具有交换吸附性能的微孔矿物表面, 使磁性复合材料在外磁场的作用下能够快速分离. Fe 3 是一种理想的磁性粒子, 特别是其超顺磁行为, 容易在外磁场作用下实现定位定向移动 ( 袁智成等, 2011). 目前, 有关磁性埃洛石复合材料及其在处理废水后快速回收利用的研究报道并不多见. 因此, 本研究是在埃洛石表面负载 Fe 3 微粒得到磁性埃洛石 ( MHNTs), 并以该材料为吸附剂, 对十八烷胺的吸附性能进行研究, 从吸附剂浓度溶液 ph 值温度及时间等因素进行考察, 并进一步研究十八烷胺在磁性埃洛石上的吸附动力学和热力学行为. 2 实验部分 (Experimental) 2.1 材料与仪器材料 : 六水合氯化铁七水合硫酸亚铁异丙醇三氯甲烷乙酸乙酸钠盐酸氢氧化钠, 均为分析纯. 十八烷胺, 埃洛石纳米材料 ( HNTs) ( 购买于河北省灵寿县锦川矿产品加工厂 ). 仪器 :BSA224S CW 电子天平 ( 赛多利斯科学仪器有限公司 ) KQ 250DV 型数控超声清洗器 ( 昆山市超声仪器有限公司 ) 微量进样器( 上海高鸽工贸有限公司 ) IKAKS 4000i 控温摇床 ( 成都智诚科灵仪器仪表有限公司 ) ph 计 ( 赛多利斯科学仪器有限公司 ) TU 1901 双光束紫外可见分光光度计 ( 北京普析通用仪器有限公司 ) 透射电子显微镜( 日本电子 JSM) Nexus 670 FT IR( 美国 Nicolet 公司 ) 振动样品磁强计 VSM (Lake Shore 7410). 2.2 实验方法磁性埃洛石复合材料的制备准确称取 5.9 g FeCl 3 6H 2 O 和 3 g FeS 7H 2 O 放置在 250 ml 的烧杯中, 并加入 150 ml 蒸馏水, 然后加入 3 g 埃洛石粉 (200 目 ), 在 N 2 条件下, 逐滴加入 0.05 mol L -1 NaOH 溶液调节 ph 值至 11, 并转入三颈圆底烧瓶中, 在 70 恒温水浴条件下, 机械搅拌 4 h 后停止, 得到的磁性埃洛石冷却至室温, 利用蒸馏水洗涤至中性, 最后用乙醇洗涤两次, 在真空 70 条件下干燥, 密封保存 (Xie et al., 2011) 吸附实验采用静态批式法, 量取一定量的磁性埃洛石和十八烷胺储备液于 15 ml 的聚乙烯离心管中, 并通过微量进样器添加 NaOH 或 HCl 来调节溶液的 ph 值, 将聚乙烯离心管置于恒温振荡器上振荡 24 h, 然后再利用磁铁使溶液与吸附剂进行快速分离, 取一定量的上层清液, 采用紫外分光光度计在波长 425 nm 处测定上清液中十八烷胺的含量. 所有实验数据均为 3 次实验数据的平均值, 所测数据的相对误差约为 ±5% 数据处理十八烷胺的吸附率 (Y) 的计算公式见式 (1). Y = C - C 0 e 100% (1) C 0 K d 的表达式见式 (2). K d = C 0 - C e C 0 V m (2) 式中,C 0 为十八烷胺的初始浓度 (mol L -1 ),C e 为吸附平衡后溶液中十八烷胺的浓度 ( mol L -1 );V 为体系体积 (ml);k d 为表观分配系数 (ml g -1 );m 为吸附剂的质量 (g). 3 结果与讨论 (Results and discussion) 3.1 结构表征 TEM 分析图 1 是 HNTs 和 MHNTs 在透射电子显微镜下的扫描图, 从图 1a 中可以看出,HNTs 为形态完整的管状结构, 尺寸分布均匀稳定. 在图 1b 中可以很明显的观察到 Fe 3 纳米粒子成功负载在埃洛石表面红外光谱分析图 2 是 HNTs 和 MHNTs 的红外光谱图, 从图 2c 中可以看出埃洛石在高频区 3699 cm cm -1 和 3453 cm -1 处有吸收峰, 三峰呈锯齿型, 是埃洛石中 OH 的伸缩振动峰 ( Luo et al., 2010). 在中频区,912 cm -1 的吸收峰为 OH

3 ３期赫文芳等磁性埃洛石复合材料的制备及其对十八烷胺吸附性能研究３３ＸＲＤ分析８７５图３显示了ＭＨＮＴｓ和ＨＮＴｓ的Ｘ射线衍射ＸＲＤ图谱从图中可以看出ＨＮＴｓ在２θ ２０２０２２２４２６２３５３３９５５２６３３处出现特征峰而且在２θ 为２０７０的范围内Ｆｅ３Ｏ４的４个特征峰与ＭＨＮＴｓ相对应２θ ３０２３５６４３３５７３Ｙａｎｇｅｔａｌ２０３结果表明Ｆｅ３Ｏ４纳米粒子成功负载到ＨＮＴｓ上并没有改变其晶形结构图ＦｉｇＨＮＴｓ和ＭＨＮＴｓ的ＴＥＭ图谱ＴＥＭｉｍａｇｅｓｏｆｈａｌｌｏｙｓｉｔｅａａｎｄｍａｇｎｅｔｉｃｈａｌｌｏｙｓｉｔｅｂ图３的弯曲振动吸收峰０９７ｃｍ和０３５ｃｍ为ＳｉＯＯ伸缩振动吸收在低频区６９５ｃｍ和７５ｃｍＦｉｇ３ＨＮＴｓＦｅ３Ｏ４和ＭＨＮＴｓ的ＸＲＤ图谱ＸｒａｙｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎｐａｔｔｅｒｎｓｏｆｈａｌｌｏｙｓｉｔｅＦｅ３Ｏ４ａｎｄｍａｇｎｅｔｉｃｈａｌｌｏｙｓｉｔｅ为ＯＨ的振动特征吸收带４６８ｃｍ为ＳｉＯ弯３４Ｔｉｅｒｒａｂｌａｎｃａｅｔａｌ２００图２ａ四氧化三铁和图来的磁性复合材料具有很强的磁性磁滞回线过原曲振动吸收峰５３４ｃｍ为ＡｌＯ伸缩振动吸收峰２ｂ磁性埃洛石所对应的红外光谱图中都在５８６ｃｍ处出现一个小的吸收峰则为ＦｅＯＦｅ伸缩振动峰Ｘｉｅｅｔａｌ２０即表明Ｆｅ３Ｏ４微粒较好的负载到埃洛石表面磁滞回线由图４Ａ可知该磁性复合材料的饱和磁化强度为２８６７ｅｍｕｇ这意味着制备出点且以原点为中心几乎没有剩磁现象且该粒子的矫顽力为０表明ＭＨＮＴｓ具有良好的顺磁性Ｄｕａｎｅｔａｌ２０２Ｌｅｅｅｔａｌ２００７从图４Ｂ中可以清楚的看到ＭＨＮＴｓ能够有效的被外加磁场吸引结果表明磁性离子成功的负载到ＨＮＴｓ上并且能够作为一个可行的磁分离载体３２初始浓度吸附时间ｐｈ值及温度对十八烷胺３２吸附的影响吸附剂初始浓度研究不同吸附剂初始浓度对十八烷胺吸附效果的影响控制十八烷胺浓度为ｍｇＬＴ２９３５Ｋｐｈ３５反应时间为８ｈ时取一定体积的十八烷胺溶液并测定其浓度考察不同吸附剂初始浓度对十八烷胺的吸附效果影响由图５可知随着ＭＨＮＴｓ浓度的增加对十八烷胺的吸附率逐渐增大这主要是因为随着吸附剂浓图２Ｆｉｇ２Ｆｅ３Ｏ４ＨＮＴｓ和ＭＨＮＴｓ的红外光谱图ＦＴＩＲｓｐｅｃｔｒａｏｆＦｅ３Ｏ４ｈａｌｌｏｙｓｉｔｅａａｎｄｍａｇｎｅｔｉｃｈａｌｌｏｙｓｉｔｅｂ度的增加对十八烷胺提供的吸附点位就越来越多对于同一个吸附点位参与竞争的十八烷胺相对有效的减弱故而吸附率也就越高从图５还可以发

4 ８７６环境科学学３２２３６卷报吸附时间的影响及其动力学特征研究不同吸附时间对十八烷胺吸附效果的影响控制十八烷胺浓度为ｍｇＬＴ２９３５Ｋｐｈ３５吸附剂初始浓度为０５ｍｇＬ时取一定体积的十八烷胺溶液并测定其浓度考察不同吸附时间对十八烷胺的吸附效果影响结果如图６所示从图中可以看出十八烷胺的吸附率随着时间的增加而上升并且逐渐趋于平衡的状态在３ｈ内吸附率达到平衡表明了ＭＨＮＴｓ吸附十八烷胺以化学吸附为主物理吸附为辅刘霞等２０２为了更好的探索ＭＨＮＴｓ对十八烷胺的吸附动力学机理应用动力学准二级方程式对数据进行分析方程式如下卞维柏等２０４ｔ２ｔｑｔｋｑｅｑｅ３式中ｑｔ和ｑｅ分别为吸附ｔ时和平衡时的吸附量ｍｇｇｔ为吸附时间ｈｋ为吸附速率常数ｇｍｇｈ图６ｂ为ｔｑｔｔ的线性拟合曲线其相图４Ｆｉｇ４ＡＭＨＮＴｓ的磁滞回线Ｂ外磁场作用图ＡＶＳＭｃｕｒｖｅｏｆｍａｇｎｅｔｉｃｈａｌｌｏｙｓｉｔｅＢｅｆｆｅｃｔｏｆａｎｅｘｔｅｒｎａｌｌｙｍａｇｎｅｔｉｃｆｉｅｌｄ关动力学参数如下ｑｅ３２９５９ｍｇｇｋ００８３ｇｍｇｈＲ２０９９７２表明准二级动力学模型能够很好的拟合十八烷胺在磁性埃洛石上的吸附动力学现分配系数Ｋｄ随着吸附剂浓度的增加而逐渐减小可能是由于吸附剂添加量的改变使得吸附剂表面的官能团存在团聚或竞争即增多的吸附点位提高了十八烷胺的吸附率同时也增加了官能团之间的竞争从而使吸附剂的吸附和络合能力下降导致Ｋｄ值的下降Ｌｉｕｅｔａｌ２０２Ｚｈａｎｇｅｔａｌ２０２图６吸附时间对十八烷胺吸附的影响ａ和磁性埃洛石吸附十八烷胺的准二级动力学程ｂ实验条件Ｔ２９３５Ｋｐｈ３５ ± ０ＣｏｃｔａｄｅｃｙｌａｍｉｎｅｉｎｉｔｉａｌｍｇＬＦｉｇ６图５ＭＨＮＴｓ的初始浓度对十八烷胺吸附的影响实验条件Ｆｉｇ５ＡｄｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆｏｃｔａｄｅｃｙｌａｍｉｎｅｏｎｍａｇｎｅｔｉｃｈａｌｌｏｙｓｉｔｅａｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆｓｏｌｉｄｃｏｎｔｅｎｔＥｆｆｅｃｔｏｆｃｏｎｔａｃｔｔｉｍｅｏｎｔｈｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｏｆｏｃｔａｄｅｃｙｌａｍｉｎｅｏｎｍａｇｎｅｔｉｃｈａｌｌｏｙｓｉｔｅＴｈｅｉｎｓｅｔｆｉｇｕｒｅｉｓｔｈｅｐｓｅｕｄｏｓｅｃｏｎｄｏｒｄｅｒｒａｔｅｅｑｕａｔｉｏｎｆｉｔｏｆｏｃｔａｄｅｃｙｌａｍｉｎｅｋｉｎｅｔｉｃａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｏｎＴ２９３５Ｋｐｈ３５ ± ０ＣｏｃｔａｄｅｃｙｌａｍｉｎｅｉｎｉｔｉａｌｍｇＬＩ００ｍｏｌＬＮａＣｌｍＶ００２９ｇＬＩ００ｍｏｌＬＮａＣｌｍａｇｎｅｔｉｃｈａｌｌｏｙｓｉｔｅ３２３ｐｈ值和离子强度对十八烷胺吸附的影响研究不同ｐｈ值对十八烷胺吸附效果的影响控制

5 ３期赫文芳等磁性埃洛石复合材料的制备及其对十八烷胺吸附性能研究８７７十八烷胺浓度为ｍｇＬＴ２９３５Ｋ反应时间液中最低表明离子强度影响磁性埃洛石对十八烷的十八烷胺溶液并测定其浓度考察不同ｐｈ值对性埃洛石上存在着竞争吸附或磁性埃洛石吸附十为８ｈ吸附剂初始浓度为０５ｍｇＬ时取一定体积十八烷胺的吸附效果影响结果如图７所示从图７可以看出溶液的ｐｈ值对十八烷胺的吸附效果有直接的影响随着ｐｈ值的增大吸附率也逐渐增大ｐｈ值到０６左右对十八烷胺的吸附率达到最大当ｐｈ０６时吸附率稍微降低变化不大这种变化可能由于埃洛石表面官能团和表面电荷所致埃洛石的主要化学成分为二氧化硅和氧化铝其胺的吸附效果可能是由于钠离子对十八烷胺在磁八烷胺的吸附是通过离子交换来实现的３２４温度对十八烷胺吸附的影响及吸附热力学研究不同温度对十八烷胺吸附效果的影响控制ｐｈ３５反应时间为８ｈ吸附剂初始浓度为０５ｍｇＬ时取一定体积的十八烷胺溶液并测定其浓度考察不同温度对十八烷胺的吸附效果影响结果如图８所示通过在不同温度Ｔ２９３５Ｋ外表面的化学性质类似于二氧化硅的性质和属性３０８５Ｋ３２３５Ｋ下对十八烷胺在磁性埃洛石上在２２之间埃洛石表面带负电荷由于外层二氧度较低的情况下温度对十八烷胺的吸附效果影响内部圆筒状表面化学性质和氧化铝相关联体系ｐｈ化硅所带的负电荷多余内层圆筒状氧化铝表面的正电荷随着ｐｈ的增加埃洛石表面带有更多的负电荷而在ｐｈ值较小时即Ｈ浓度较大十八烷胺以离子态存在从而增加了埃洛石和十八烷胺之间的吸附进行了研究由图８可以看出在十八烷胺浓较小此时影响吸附效果的主要因素是十八烷胺的初始浓度但是整体趋势是随着温度的升高十八烷胺的吸附量逐渐增大即升高温度有利于磁性埃洛石对十八烷胺的吸附的静电引力在另一方面Ｈ对十八烷胺在磁性埃洛石上存在竞争吸附所以随着ｐｈ值的增大吸附率增加明显且主要是通过外层络合或通过与占据了吸附表面点位的Ｈ进行离子交换来实现的当ｐｈ增大到０６左右时十八烷胺以分子态存在于水溶液中十八烷胺分子中的极性基ＮＨ２的中心原子Ｎ含有未共享电子对它可以与Ｆｅ的ｄ电子空轨道进行配位结合从而使得十八烷胺在ＭＨＮＴｓ上的吸附率明显增加严荣珍２００２从图７可以看出磁性埃洛石对十八烷胺的吸附在０００ｍｏｌＬＮａＣｌ的溶液中达到最大在０ｍｏｌＬＮａＣｌ的溶十八烷胺在不同温度下的吸附等温线实验条件ｐｈ图８Ｆｉｇ８３５ ± ０ｍＶ００２９ｇＬＩ００ｍｏｌＬＮａＣｌＡｄｓｏｒｐｔｉｏｎｉｓｏｔｈｅｒｍｓｏｆｏｃｔａｄｅｃｙｌａｍｉｎｅｔｏｍａｇｎｅｔｉｃｈａｌｌｏｙｓｉｔｅａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ用Ｌａｎｇｍｕｉｒ和Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ模型对不同温度下十八烷胺在磁性埃洛石上的吸附进行拟合结果如图９所示相关参数示于表图９ａ是根据Ｌａｎｇｍｕｉｒ等温线方程拟合的曲线表达式如下田犀卓等２０５图７ｐｈ值对磁性埃洛石吸附十八烷胺的影响实验条件Ｔ２９３５ＫＣｏｃｔａｄｅｃｙｌａｍｉｎｅｉｎｉｔｉａｌｍｇＬｍＶ００２９Ｆｉｇ７ｇＬＥｆｆｅｃｔｏｆｐｈｏｎｏｃｔａｄｅｃｙｌａｍｉｎｅａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｔｏｍａｇｎｅｔｉｃｈａｌｌｏｙｓｉｔｅＣｅＣｓＣｅｂｃｓｍａｘＣｓｍａｘ４式中Ｃｅ为吸附平衡后液相中十八烷胺的浓度ｍｏｌＬＣｓ为平衡时固相上吸附十八烷胺的浓度ｍｏｌｇＣｓｍａｘ为饱和吸附量ｍｏｌｇｂ为Ｌａｎｇｍｕｉｒ常数Ｌｍｏｌ对ＣｅＣｓＣｅ的线性拟合

6 878 环境科学学报 36 卷则 3 种温度下的 R 2 值分别为 0.996,0.999, 图 9 (b) 是根据 Freundlich 等温方程拟合的曲线, 表达式如下 : lgc s = lgk F + 1 n lgc e (5) 式中,K F 为吸附容量 ( mol 1-n L n g -1 );n 为 Freundlich 常数. 对 lgc s lgc e 的线性拟合, 则 3 种温度下的 R 2 值分别为 0.992,0.984, 结果表明, 十八烷胺在磁性埃洛石上的吸附符合 Langmuir 模型, 是单层吸附. 表 1 不同温度下 Langmuir 和 Freundlich 模拟的拟合参数 Table 1 The parameters for Langmuir and Freundlich isotherms at different temperatures T / K Langmuir Freundlich C smax / (mmol g -1 ) b / (L mol -1 ) R 2 K F / (mol 1-n L -n g -1 ) n R 图 9 不同温度下十八烷胺在磁性埃洛石上的吸附模型 ( 实验条件 :ph = 3.5 ± 0.1,m / V = g L -1,I = 0.01 mol L -1 NaCl) Fig.9 Langmuir ( a) and Freundlich ( b) isotherms of octadecylamine adsorption on magnetic halloysite at different temperature 温线得到, 计算公式见式 (6) 式 (7): lnk d = ΔSo R - ΔHo RT (6) ΔG o = ΔH o - TΔS o (7) 由吸附等温线可以得出表 2 中的数据, 由表 2 可以看出,ΔH 0 > 0 表明十八烷胺在磁性埃洛石上的吸附是吸热过程,ΔG 0 < 0 表明十八烷胺在磁性埃洛石上的吸附过程为自发过程, 且高温有利于十八烷胺在磁性埃洛石上的吸附. 4 结论 (Conclusions) 图 10 十八烷胺在磁性埃洛石上吸附的热力学参数 ( 实验条件 :ph = 3.5 ± 0.1, m / V = g L -1,I = 0.01 mol L -1 NaCl) Fig.10 Linear plots of lnk d versus 1 / T 十八烷胺在磁性埃洛石上的吸附相关热力学函数 ΔH 0, ΔG 0,ΔS 0, 可以由在不同温度下的吸附等 1) 采用共沉淀法制备 Fe 3 / 埃洛石复合材料并作为吸附剂, 吸附溶液中的十八烷胺. MHNTs 具有较高的磁性强度, 在外加磁场的条件下, 很容易达到固液分离. 2) 研究了不同因素对磁性埃洛石吸附十八烷胺的影响, 结果表明 MHNTs 复合材料对十八烷胺具

7 3 期赫文芳等 : 磁性埃洛石复合材料的制备及其对十八烷胺吸附性能研究 879 有较好的吸附性能, 其最大吸附容量达到 mg L -1. 表 2 十八烷胺在磁性埃洛石上的吸附热力学参数 Table 2 The thermodynamic data of octadecylamine adsorption on magnetic halloysite at different octadecylamine initial solution concentrations C 0 / ΔS 0 / ΔH 0 / ΔG 0 / (kj mol -1 ) (mol L -1 ) (J mol -1 K -1 ) (kj mol -1 ) K K K ) 吸附剂用量 ph 值温度时间离子强度等都影响磁性埃洛石对十八烷胺的吸附效果. 吸附量随着吸附剂用量温度和时间的增加, 离子强度的减小而增加,pH 值为 10.6 时的吸附效果最好. 参考文献 (References): 卞维柏, 黄卫红, 欧红香, 等 MY@ SiO 2 PEI 磁性复合生物材料对二元 Ce 3+ / Sr 2+ 混合离子的吸附性能研究 [ J]. 环境科学学报, 34(7): 陈进生, 王杭州, 钟爱民十八胺应用中的若干技术问题探讨 [J]. 热力发电, 32(5): 61 62; 69 Duan J M, Liu R C, Chen T, et al Halloysite nanotube Fe 3 composite for removal of methyl violet from aqueous solutions[ J]. Desalination, 293: 费雯丽, 李贵林大孔树脂吸附法处理卤水中钾盐浮选捕收剂十八胺 [J]. 化工矿物与加工, (4): 贾佩楠, 马媛媛, 肉斯坦木热合曼, 等纳米四氧化三铁 / 埃洛石复合材料及水基磁性流体的制备 [ J]. 功能材料, 42( 3): Lee D, Cohen R E, Rubner M F Heterostructured magnetic nanotubes[ J]. Langmuir, 23(1): Liu X, Chen Y T, Chi Y L, et al Effect of ph, ionic strength, foreign ions, humic acid and temperature on sorption of radionuclide 60 Co ( II ) on illite [ J]. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 292(3): 刘霞, 陈元涛, 胡君, 等 ph 离子强度时间和温度对 Cd(II) 在伊利石上吸附的影响 [ J]. 核化学与放射化学, 34 ( 6 ): Luo P, Zhao Y F, Zhang B, et al Study on the adsorption of neutral red from aqueous solution onto halloysite nanotubes [ J]. Water Research, 44(5): 田犀卓, 金兰淑, 应博, 等钢渣蒙脱石复合吸附剂对水中 Cd 2+ 的吸附去除 [J]. 环境科学学报, 35(1): Tierrablanca E, Romero García J, Roman P, et al Biomimetic polymerization of aniline using hematin supported on halloysite nanotubes[j]. Applied Catalysis A: General, 381(1 / 2): 夏洋脂肪胺浮选捕收剂光化学降解性能的研究 [ D]. 武汉 : 武汉理工大学, 1 60 Xie Y F, Qian D Y, Wu D L, et al Magnetic halloysite nanotubes / iron oxide composites for the adsorption of dyes [ J ]. Chemical Engineering Journal, 168(2): 严荣珍火电机组停用保护剂十八烷基胺应用商榷 [ J]. 华北电力技术, (6): Yang S T, Zong P F, Hu J, et al Fabrication of β cyclodextrin conjugated magnetic HNT / iron oxide composite for high efficient decontamination of U ( VI) [ J]. Chemical Engineering Journal, 214: 袁智成, 董爱娟, 蒋泽权, 等 Fe 3 / 凹凸棒土磁性纳米复合材料的制备与表征 [J]. 化学世界, 52(10): Zhang C C, Liu Z J, Chen L, et al Influence of ph, humic, acid, ionic strength, foreign ions, and temperature on 60 Co ( II) sorption onto γ Al 2 O 3 [ J]. Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 292(1):

标题

第３６卷第１期２０１６年１月环境科学学报ＡｃｔａＳｃｉｅｎｔｉａｅＣｉｒｃｕｍｓｔａｎｔｉａｅＶｏｌ３６Ｎｏ１Ｊａｎ２０１６ＤＯＩ１０１３６７１ｊｈｊｋｘｘｂ２０１５０４２９尚姣博宋艳群张媛媛等２０１６ＦｅＳｉＡｌ分子印迹材料的制备及其对酸性橙ＩＩＡＯＩＩ的选择吸附性能Ｊ环境科学学报３６１１８５１９２Ｓｈａｎｇ