環(huán)糊精改性蛭石對(duì)水中Cr(Ⅵ)的吸附

　　廢水中的重金屬離子由于含量，形態(tài)不同，進(jìn)入環(huán)境或者生態(tài)系統(tǒng)后會(huì)難降解，易累積和遷移[1]，使得重金屬變成了危害環(huán)境和人類健康的最重要､最常見的污染物質(zhì)之一。目前，去除水中重金屬的常用方法有吸附法､化學(xué)沉淀法､氧化還原法，電解法，膜分離技術(shù)，生物法等[2-5]。吸附法被認(rèn)為是處理水中重金屬離子的最簡(jiǎn)單有效的方法之一，而礦物材料作為吸附劑使用具有來源廣､成本低､工藝簡(jiǎn)單､使用方便､無二次污染等優(yōu)點(diǎn)。

　　蛭石(vermiculite)屬于層狀粘土礦物中的一種，是典型的2∶1型層狀鋁硅酸鹽類礦物，由2個(gè)硅氧四面體層間加1個(gè)八面體層組成，層間具有水分子和可交換陽離子[6]。蛭石的這些特點(diǎn)使其具有較高的層電荷，故具有較高的陽離子交換能力陽離子吸附能力[7，8]。而天然蛭石作為吸附劑吸附性能相對(duì)較差，為了進(jìn)一步提高其吸附性能必須對(duì)天然蛭石進(jìn)行改性。通過對(duì)蛭石進(jìn)行改性､接枝，使其賦予新的基團(tuán)､新功能，使得所得的改性蛭石基吸附材料可與水中的重金屬發(fā)生離子交換，化學(xué)吸附和螯合等作用，從而將水中的重金屬去除。

　　環(huán)糊精(cyclodextrin，CD)作為一種無毒､綠色的水處理劑，它具有親水性外緣和內(nèi)腔疏水的結(jié)構(gòu)，能與大量污染物形成包合物[9，10]。由于環(huán)糊精具有一定的水溶性，用環(huán)糊精直接從水中去除污染物受到其溶解性的限制，許多研究者采用不同的固載方法將其固定在一些天然或合成的不溶性載體上[11，12]，利用其對(duì)污染物的包絡(luò)作用去除水中有機(jī)小分子污染物的和重金屬離子。

　　鑒于環(huán)糊精和蛭石在水處理中的研究現(xiàn)狀，本文用環(huán)氧氯丙烷(EPI)做交聯(lián)劑，β-環(huán)糊精(β-CD)為改性劑，將β-CD固載到天然蛭石上，制備出一種環(huán)糊精改性蛭石(CDMV)具有優(yōu)良吸附能力的新型吸附劑，并對(duì)Cr(Ⅵ)進(jìn)行吸附動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)研究。通過這種方法合成的環(huán)糊精改性蛭石同時(shí)具有環(huán)糊精和蛭石這兩種材料的吸附特性，大大增強(qiáng)了對(duì)Cr(Ⅵ)的吸附效果，并解決了環(huán)糊精作為處理劑在水處理過程中溶于水，難分離等難題;同時(shí)，由于蛭石在我國的儲(chǔ)量豐富，成本低，利于推廣，對(duì)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化具有一定的參考價(jià)值。

　　1 實(shí)驗(yàn)部分

　　1.1 試劑與儀器

　　實(shí)驗(yàn)原材料:蛭石(河北省靈壽縣，100目)､β-環(huán)糊精(BR)､重鉻酸鉀､氫氧化鈉､環(huán)氧氯丙烷，以上均為分析純(成都科龍?jiān)噭�廠)。

　　儀器設(shè)備:S2R恒速攪拌器(上海申順生物科技有限公司)，85-2型恒溫磁力攪拌器(上海司樂儀器有限公司)，101-2A型電導(dǎo)鼓風(fēng)干燥箱(天津市泰斯特儀器有限公司)，pH計(jì)(梅特勒-托利多儀器有限公司)，TDL80-2B臺(tái)式離心機(jī)(上海安亭科學(xué)儀器廳);恒溫培養(yǎng)搖床(上海天呈實(shí)驗(yàn)儀器制造有限公司);WQF-520A傅里葉變換紅外光譜儀(北京北分瑞利分析儀器有限公司)，X射線衍射儀(荷蘭帕納科公司)，掃描電鏡(Quanta450，QuestarChinaLimited)，UV-1800雙束光紫外可見光分光光度計(jì)(日本島津)。

　　1.2 吸附劑制備

　　1.2.1 環(huán)糊精改性蛭石(CDMV)的制備原理

　　EPI作為一種交聯(lián)劑被廣泛地應(yīng)用于合成反應(yīng)中。在堿性條件下，EPI開環(huán)并與—OH作用遵循雙分子親核取代反應(yīng)(SN2)機(jī)理，生成EPI接枝后的環(huán)糊精(ECD)。繼續(xù)反應(yīng)，在環(huán)糊精上的EPI上的Clˉ形成環(huán)氧基，再加入蛭石，與蛭石上的Si—OH發(fā)生反應(yīng)，使β-CD固載到蛭石表面。

　　反應(yīng)示意圖如圖1所示。

　　1.2.2 環(huán)糊精改性蛭石(CDMV)的制備

　　稱取一定摩爾比的β-CD 和EPI，溶于盛有100mL一定濃度NaOH溶液的燒杯中，水浴加熱到60℃，攪拌反應(yīng)時(shí)間t1(第1階段反應(yīng)時(shí)間)，然后稱取2.00g蛭石(HCl活化后的)加入到母液中，反應(yīng)時(shí)間t2(第2階段反應(yīng)時(shí)間)，冷卻，洗滌，抽濾，在110℃烘箱中烘干2h備用。具體參見http://www.yiban123.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

　　1.3 吸附實(shí)驗(yàn)

　　本實(shí)驗(yàn)主要考察從不同待吸附液濃度､不同吸附時(shí)間等方面考察CDMV對(duì)Cr(Ⅵ)的吸附性能。取待吸附液20mL，加入1.00gCDMV振蕩吸附結(jié)束后，將上清液過濾后在2000r/min下離心5min，并在最大吸收波長(zhǎng)540nm處用紫外可見光分光光度計(jì)測(cè)定其中Cr(Ⅵ)的濃度，計(jì)算CDMV對(duì)Cr(Ⅵ)的吸附量。計(jì)算式如下:

 　　式中:Q為KCMV的吸附量(mg/g);C0 為初始溶液中Cr(Ⅵ)的濃度(mg/L);Ce 為吸附后上清液中Cr(Ⅵ)的濃度(mg/L);m為KCMD的質(zhì)量(g)

詳情請(qǐng)下載：環(huán)糊精改性蛭石對(duì)水中Cr(Ⅵ)的吸附（文章作者：西南石油大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院  張?zhí)�亮　吳　鳳　陽　萍　歐陽鋮）