稻壳灰制备介孔分子筛的改性及其吸附性能研究(2)
3 结果与讨论 10
3.1 材料的表征 10
3.1.1 RHMCM-41的表征 10
3.1.2 CH3-MCM-41的表征 12
3.2 RHMCM-41的吸附性能 15
3.2.1 吸附动力学 15
3.2.2 吸附等温线 16
3.2.3 吸附热力学 18
3.2.4 pH的影响 19
3.2.5 投加量的影响 20
3.3 CH3-MCM-41的吸附性能 21
3.3.1 不同条件下的材料性能比较 21
3.3.2 吸附动力学 22
3.3.3 吸附等温线 24
3.3.4 吸附热力学 25
3.3.5 pH的影响 26
3.3.6 投加量的影响 27
3.3.7 吸附机理 28
结 论 29
致 谢 30
参 考 文 献 31
1 引言
1.1 2,4-DNT概述
2,4-二硝基甲苯（2,4-DNT）是一种重要的有机化工中间体，广泛应用于染料、油漆、涂料的制备，也是生产炸药的主要原料。2,4-二硝基甲苯对水生生物有毒害作用，被其污染的水体略带苦的金属，呈淡黄色。当浓度达10mg/L时，可造成鱼类及水生物的死亡。另外，2,4-二硝基甲苯也是一种致癌性物质。
常用的DNT废水的处理工艺主要有焚烧法、吸附法、臭氧氧化法、好氧生物法、厌氧法等[1]。其中，吸附法是利用多孔物质比表面积大的特点，使水相中的DNT转移到固相吸附剂中的一种简单快速的方法。
1.2 MCM-41概述
1.2.1 MCM-41的特点
有序介孔材料是在20世纪90年代迅速兴起的一种新型材料，其应用范围涉及到化学化工、生物医药、环境和能源等诸多领域。1992年，Kresge等人在Nature杂志上首次报道了一种名为MCM-41的有序介孔材料，它是一种新型的纳米结构材料。这种材料具有孔道呈吹冰方有序排列、大小均匀、孔径可在2~10nm范围内连续调节、比表面积大等特点。由于MCM-41具有空旷的结构和巨大的比表面积，因此它在催化和吸附方面的能力尤为突出，研究人员正致力于将其应用于吸附剂、非均相催化剂、各类载体和离子交换剂等领域。
1.2.2 MCM-41的合成
合成MCM-41，简而言之，需要模板剂和硅源。常用模板剂为十吹冰烷基三甲基溴化铵（CTAB），常用硅源有硅酸钠、硅溶胶和正硅酸乙酯等，也有报道[2]称利用稻壳提取二氧化硅作为合成MCM-41的硅源。而常用的合成方法有水热晶化法、室温合成、焙烧合成、微波合成、蒸汽相合成、干粉法合成等[3]。
既然合成MCM-41需要模板剂和硅源两种物质，那么不同模板剂或者不同硅源合成的MCM-41的性质就会有差别，并且所需要的条件也不相同。刘雷等[4]研究了模板剂因素的影响，分别采用十吹冰烷基三甲基溴化铵和十吹冰烷基三乙基溴化铵作为模板剂，硅溶胶为硅源，用水热晶化法再碱性（NaOH）介质中合成了MCM-41介孔分子筛样品。通过XRD、N2吸附-脱附、TG-DTA、IR等测试手段对这两种样品进行了对比表征分析，考察了两种不同模板剂对其晶体结构、比表面积及孔径大小的影响。而许俊强等[5]则考察了硅源这一个因素，以十吹冰烷基三甲基溴化铵为模板剂，分别以无机硅（普通硅酸钠、高模数比硅酸钠和硅溶胶）和有机硅（正硅酸乙酯）作为硅源，采用水热法合成了钒改性的介孔硅基分子筛V-MCM-41，研究了硅源在不同pH值下对合成介孔分子筛的比表面积、孔径和孔体积的影响。