聚苯胺／凹凸棒石负载纳米铁降解水溶液中甲基橙-应用化学.PDF

第３３卷 第１期 应 用 化 学 Ｖｏｌ．３３Ｉｓｓ．１ ２０１６年１月 　　　　　　　ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＡＰＰＬＩＥＤＣＨＥＭＩＳＴＲＹ　　　　　　　 Ｊａｎ．２０１６ 聚苯胺／凹凸棒石负载纳米铁降解水溶液中甲基橙  徐　惠 　唐　进　李春雷　陈　泳 （兰州理工大学石油化工学院　兰州７３００５０） 摘　要　以聚苯胺／凹凸棒石（ＰＡＮＩ／ＡＴＰ）为载体，采用液相还原法合成了负载型纳米零价铁（ｎＺＶＩ），用扫描 电子显微镜（ＳＥＭ）、透射电子显微镜（ＴＥＭ）及Ｘ射线光电子能谱分析仪（ＸＰＳ）等技术手段对纳米复合材料 进行表征，考察了反应时间和ｐＨ值对甲基橙降解性能的影响，对降解过程进行了动力学分析，探讨了ｎＺＶＩ／ ＰＡＮＩ／ＡＴＰ复合材料对甲基橙的降解机理。结果表明，ｎＺＶＩ／ＰＡＮＩ／ＡＴＰ复合材料在较大ｐＨ值范围内能有效 降解水中甲基橙并具有降解长效性，当催化剂用量１０ｇ／Ｌ，降解体积５０ｍＬ，甲基橙的浓度２０ｍｇ／Ｌ，降解时 间３０ｍｉｎ时，复合材料对甲基橙的降解率达到９５８％以上，对甲基橙的降解过程符合准二级动力学模型。 关键词　纳米铁；聚苯胺；凹凸棒石；甲基橙；降解 中图分类号：Ｏ６３２．６　　　　　文献标识码：Ａ　　　　　文章编号：１００００５１８（２０１６）０１００９２０６ ＤＯＩ：１０．１１９４４／ｊ．ｉｓｓｎ．１００００５１８．２０１６．０１．１５０２２４ 偶氮性染料是应用最广泛的一类合成染料，主要应用于纺织和染料行业，占有机染料总量的一半以 ［１］ 上，且大多数偶氮染料具有复杂的芳香结构，有很高的致癌性 。现国内外对偶氮染料的处理主要有吸 ［２］ 附法、零价金属还原法、光催化氧化法、电化学法、脉冲辐解技术等 。而吸附法则以操作简单、成本低 ［３］ 廉，受到广泛的重视。但物理吸附法普遍存在降解时间过长的问题，如姚超等 使用盐酸和对甲苯磺酸 共掺杂聚苯胺／凹凸棒石纳米复合材料对甲基橙进行降解研究，结果发现需要６ｈ才能基本降解甲基 橙。 近年来，纳米零价铁（ｎＺＶＩ）作为一种新的污染控制技术用于环境污染治理而受到广泛关注。零价 铁技术中的零价铁成分具有强还原性，可降解水中难降解的有机物和重金属污染物，尤其是ｎＺＶＩ的比 表面积是铁粉的几十倍之多，这使得其具有优良的表面降解能力和较高的化学反应活性，对污染物的降 解率大大高于普通铁粉，但由于ｎＺＶＩ粒子易团聚且表面容易氧化使得反应活性降低，导致ｎＺＶＩ粒子的 使用寿命不长，严重阻碍了其实际应用。因此，解决ｎＺＶＩ颗粒团聚和表面氧化问题，延长其使用寿命对 ［４５］ 于提高ｎＺＶＩ粒子的还原效果具有重要意义 。目前，常用的方法是将ｎＺＶＩ负载到载体材料上，利用 载体的负载效应，解决其分散性并增加其反应活性位点，有效提高材料的应用性能。这些载体材料一般 ［６８］ 具有发达的孔隙结构，可以有效地提高材料的降解效率，常见的载体有膨润土、高岭土、活性炭等 ，有 研究表明，以阳离子交换树脂为载体合成的负载型纳米Ｆｅ在ｐＨ＝７，降解时间为３０ｍｉｎ时对甲基橙的 ［９］ 降解率能够达到８０％ ，但很少有研究报道利用有机物覆盖在零价铁表面来提高其降解性能。聚苯胺 （ＰＡＮＩ）是一种新型导电高分子材料，分子中含有大量的氨基和亚胺基功能基团，对有机污染物和重金 属离子具有良好的吸附作用。凹凸棒石（ＡＴＰ）是一种八面体层状镁铝硅酸盐矿物，ＡＴＰ的纳米晶体结 构和内在的通道导致其具有高比表面积，将ＡＴＰ作为聚合物的载体，可以有效提高聚苯胺的利用率，降