MOF(Ni)-74對廢水中偶氮染料剛果紅的吸附性能研究_第1頁
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文檔簡介

摘要以2,5-二羥基對苯二甲酸為有機配體、Ni(Ⅱ)為中心金屬,采用溶劑熱法合成了金屬有機骨架材料MOF(Ni)-74,通過XRD和FT-IR對其結構進行了表征。用MOF(Ni)-74吸附偶氮染料剛果紅,考察了溶液初始濃度和接觸時間、吸附劑投加量、pH值、Na+濃度及溫度對吸附的影響,并對其等溫吸附過程、吸附動力學和吸附熱力學進行了研究。實驗結果表明,隨著剛果紅初始濃度增大,MOF(Ni)-74的吸附量增大;吸附劑投加量增大,去除率提高,吸附量減小;Na+濃度增大,吸附量減少。等溫吸附模型更符合Freundlich方程,動力學更符合雙常數模型。熱力學參數?G<0、?H>0、?S>0,表明MOF(Ni)-74對剛果紅的吸附是自發的、吸熱的過程。引言染料是眾多有機污染物中的一類,其應用于紡織、皮革、化妝品、造紙、印刷、制藥、食品等許多行業。如在未經任何預先處理的情況下,將廣泛使用的染料排放出去,由于其毒性,通常會造成嚴重的環境污染問題,還會對人體健康造成危害。因此非常有必要在排放之前采取有效方法將其去除。目前,處理有機染料廢水的有效方法主要有吸附法、混凝法、光降解法、膜過濾法等。其中,吸附法因其操作簡單、成本低、效率高而成為最有前景的技術之一。金屬有機骨架材料(Metalorganicframeworks,MOFs)是一種由無機金屬陽離子與有機配體雜化形成的多孔材料,因其本身多孔結構和性質及其孔隙率可調、吸附容量大等特點,使其區別于其他材料而在吸附領域引起了廣大關注。正文部分1

實驗部分1.1

主要儀器與試劑1.2

表征手段1.3

MOF(Ni)-74的制備1.4

剛果紅的吸附為了探究MOF(Ni)-74對剛果紅的吸附性能,稱取10mgMOF(Ni)-74吸附劑,加入到50mL一定初始濃度、一定pH的剛果紅溶液中,在30

℃的恒溫振蕩器中進行振蕩吸附實驗。2

結果與討論2.1

MOF(Ni)-74的XRD、FT-IR和SEM表征圖1為本文合成的MOF(Ni)-74的XRD圖譜。圖2為MOF(Ni)-74吸附剛果紅前后的FT-IR圖譜。圖3為MOF(Ni)-74在不同倍率下的SEM圖。2.2

剛果紅初始濃度和接觸時間對吸附性能的影響稱取10

mg吸附劑MOF(Ni)-74,加入到50mL濃度分別為5、10、20、40、60

、80

mg/L的剛果紅溶液中進行震蕩。然后分別間隔30、60、120、240、480、960min測上清液的吸光度,研究吸附時間和剛果紅初始濃度對MOF(Ni)-74吸附剛果紅效果的影響,結果見圖4。2.3

投加量對吸附性能的影響向初始濃度為60mg/L剛果紅溶液中加入不同質量的吸附劑MOF(Ni)-74,研究MOF(Ni)-74用量對吸附效果的影響。圖5為吸附劑

MOF(Ni)-74用量對剛果紅吸附量和去除率的影響。2.4

pH對吸附性能的影響取50mL(60mg/L)剛果紅溶液,采用0.1mol/L

NaOH溶液和0.1mol/L

HCl溶液調節剛果紅溶液至pH

3~11,MOF(Ni)-74吸附劑的投加量為10mg,在30

℃恒溫振蕩480min,考察溶液pH對MOF(Ni)-74吸附剛果紅效果的影響,結果如圖6所示。2.5

Na+濃度對吸附性能的影響工業廢水以及生活污水水體環境混亂復雜,組分多。脫除廢水中相應污染物難免會受到其他類污染物分子的影響,其中包括一些無機鹽及其相應的離子,如Na+就為常見的離子,本文選取鈉離子作為研究對象。往50mL(60mg/L)剛果紅溶液中加入不同質量的NaCl,研究Na+濃度對吸附性能的影響,結果見圖7。2.6

吸附等溫線吸附等溫線可以在一定溫度條件下,描述吸附劑與吸附質之間的相互作用。分別采用Langmuir、Freundlich和Temkin等溫吸附模型對剛果紅吸附實驗數據進行擬合。2.7

吸附動力學

采用了擬一級動力學、顆粒內擴散和雙常數3種動力學方程對剛果紅的吸附動力學特性進行了研究。2.8

吸附熱力學在溫度303.15、313.15、323.15K條件下,MOF(Ni)-74對剛果紅進行吸附。3

結論結論本文采用溶劑熱法成功制備了MOF(Ni)-74,并將其作為吸附劑去除偶氮染料剛果紅。實驗表明,MOF(Ni)-74的吸附量隨著剛果紅初始濃度的增加而增加,在480min內達到吸附平衡;pH對吸附效果有很大的影響,pH≤7,吸附量隨著pH的升高而升高;pH>7,吸附量逐漸降低;隨著Na+濃度的增加,吸附量減少。MOF(Ni)-74吸附剛果紅的動力學符合雙常數動力學模型,等溫線符合Freundlich模型,說明反應是一個復雜的動力學過程,對剛果紅的吸附發生在非均

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