多孔聚丙烯酸水凝胶对水中罗丹明B的吸附性能研究(2)
水凝胶是一类能被水溶胀但不溶于水的具有三文网络结构的高分子聚合物。它可以通过体积的溶胀或收缩，来对外界微小的刺激，如温度、pH值、光、溶剂、反应物等做出敏感性的变化。聚丙烯酸水凝胶含有大量的羧基且是立体的网状大分子。当溶液的pH值不同时，羧基的离解浓度不同，使网络间静电作用力不同。因此,聚丙烯酸水凝胶在不同pH值的溶液中，能表现出不同程度的收缩或溶胀状态[15]。近年来，由于高分子多孔材料的表面和孔结构大小可以改变，因此如何获得具有某些特殊性能的材料受到了广泛关注[16]。多孔的聚丙烯酸水凝胶是具有高的比表面积、良好的热稳定性和溶胀性的高分子聚合物，这使得它具有更高的吸附性及可重复利用性。现在拟采用多孔聚丙烯酸水凝胶对水中罗丹明B进行吸附。
1 实验部分
1.1 仪器与试剂
S22PC型分光光度计（上海棱光技术有限公司）；pHS-3C型酸度计（上海理达仪器厂）；电子天平（北京赛多利斯天平有限公司）；WQF-3l0型傅里叶变换红外光谱仪（美国Thermo Scientific公司）；9070A型电热鼓风干燥箱（天津市中环实验电炉有限公司）。
N,N´-亚甲基双丙烯酰胺(BIS)上海阿拉丁试剂有限公司，分析纯；甲基丙烯酸，天津市巴斯夫化工有限公司，分析纯(AR)；过硫酸铵(APS)上海阿拉丁试剂有限公司，分析纯；SiO2（自制）；罗丹明B（RB），北京化工厂，分析纯。
1.2 多孔聚丙烯酸水凝胶的制备
分别称取适量的丙烯酸、N,N´-亚甲基双丙烯酰胺(BIS)放入小试管中，将其溶于3mL乙醇和水（体积比为1:2）的混合液中，然后加入适量的介孔二氧化硅SBA-15，将小试管置于超声清洗器中超声分散10分钟，并在磁力搅拌下水浴（60oC）1h后，开始加入过硫酸铵，在60oC下反应8小时得到水凝胶。反应结束后，将制备好的凝胶切片，放入去离子水中充分浸泡，以除去凝胶中残留的单体和水溶性的杂质，再用氢氧化钠溶液(pH=10.0)浸泡（除去网络中的二氧化硅）直至凝胶变透明，最后在60oC真空烘箱中烘干待用。
1.3 吸附率的测定
将一定量的干凝胶和已知浓度的罗丹明B溶液混合，在室温下进行吸附，间隔一定时间后，使其达到吸附平衡。用可见分光光度计在554nm（罗丹明B最大吸收波长）处，分别测定罗丹明B溶液在吸附前后的吸光度。由朗伯比尔定律计算出罗丹明B的浓度，根据下式计算出多孔聚丙烯酸水凝胶对罗丹明B溶液的吸附率D[17]。
D=[(Ao—A)／Ao]×100％
式中：Ao、A---分别为罗丹明B溶液初始和最终吸光度。
1.4 吸附实验
1.4.1 pH值对吸附的影响
为测定水凝胶在不同pH条件下对罗丹明B的吸附率，现在分别用HCl溶液、蒸馏水和NaOH溶液配制pH值为2.0，7.0和10.0的初始浓度为2.0mg/L的罗丹明B溶液。在温度和上述条件均不变的情况下，取三种不同pH值的罗丹明B溶液10mL于小烧杯中，并分别向其中加入0.030g的多孔聚丙烯酸水凝胶进行吸附。每间隔一小时用可见分光光度计测一次溶液的吸光度，并用上述公式计算水凝胶对罗丹明B的吸附率。
1.4.2 吸附时间对吸附的影响
取初始浓度为2mg/L，pH为2.0的罗丹明B溶液10mL于小烧杯中，加入0.025g的多孔聚丙烯酸水凝胶。在室温下，每间隔一定时间测罗丹明B溶液的吸光度并计算水凝胶对罗丹明B溶液的吸附率。