论文部分内容阅读
本论文主要针对pH和离子强度对吸附的影响机理展开工作。通过吸附剂的选择与合成、染料的选择，设计了若干单组分和双组分吸附体系，从pH和离子强度对吸附剂和染料化学结构的影响出发，系统、深入研究了pH和离子强度对吸附剂和染料之间静电作用与疏水作用的影响。 1.选取三种骨架结构相同但官能团不同的大孔树脂作为吸附剂，选取三种不同类型电荷的染料甲基橙(MO)、亚甲基蓝(MNB)和中性红(NR)作为吸附质，通过1.0 mol/L NaCl存在的情况下和没有NaCl存在情况下的对比，综合研究了离子强度对单组分吸附体系中吸附剂与染料之间相互作用的影响及机理。 (1)1.0 mol/L的NaCl使AB-8树脂对三种染料的吸附量均增加，使717树脂吸附少量NR，表明提高离子强度可以增强吸附剂和吸附质之间的疏水作用，屏蔽吸附剂与吸附质之间的静电排斥作用。 (2)1.0 mol/L的NaCl使717树脂吸附MO的吸附量、D001树腊吸附MNB和NR的吸附量明显下降，表明提高吸附体系的离子强度可以屏蔽吸附剂和吸附质之间的静电吸引作用。 2.选取MO和乙基橙(EO)为吸附质，选取AB-8树脂为吸附剂，通过单一吸附体系和竞争吸附体系的对比，进一步研究离子强度对吸附剂与吸附质之间疏水作用的影响。 (1)pH12.0的条件下得到的标准曲线具有较高的可靠性，可以利用双波长分光光度法准确测定双组分体系中MO和EO的浓度。 (2)EO和AB-8之间的疏水作用略强于MO和AB-8之间的疏水作用，随着离子强度的增大，在单一吸附体系中，EO吸附量的增大程度大于MO吸附量的增大程度，进一步肯定了离子强度对疏水作用的增强作用。 (3)在竞争吸附体系中，疏水作用的差异对MO和EO的吸附产生了明显的影响，提高NaCl浓度使MO和EO吸附量的差异增大，表明提高离子强度使染料与AB-8树脂之间疏水作用的差异增大。 3.以亲水性复合凝胶Fe3O4-二(γ-三甲氧基甲硅烷基丙基）胺(Fe3O4-TSPA)为吸附剂，以带不同种类和数量电荷的MO、甲基蓝(MB)、MNB和NR为吸附质，研究了强静电作用弱疏水作用体系中pH和离子强度对静电作用和疏水作用的影响机理。 (1)pH主要通过使Fe3O4-TSPA和染料官能团的质子化和去质子化来改变它们所带电荷的种类与数量，因而改变了Fe3O4-TSPA和染料之间的静电作用。 (2)Fe3O4-TSPA与染料之间静电吸引力强弱顺序为:MB(pH2.05)＞MB(pH5.83)＞MNB(pH12.21)＞MO(pH7.7)，NaCl对染料吸附量的影响程度大小顺序为: MO(pH7.7)＞MNB(pH12.21)＞MB(pH5.83)＞MB(pH2.05)。这充分说明吸附剂与吸附质之间静电吸引作用越强，抑制其所需离子强度越高。Fe3O4-TSPA与染料之间静电排斥力强弱顺序为:MB(pH12.23)＞MO(pH12.06)＞MNB(pH2.06)＞＞MNB(pH5.82)＞ NR(pH4.18),1.0 mol/L NaCl共存时受强静电排斥作用的影响MB(pH12.23)、MO(pH12.06)、MNB(pH2.06)均不发生吸附，Fe3O4-TSPA与MNB(pH5.82)、NR(pH4.18)之间静电排斥作用较弱，这两种染料的吸附量随NaCl浓度升高而增大。这说明吸附剂与吸附质之间静电排斥作用越强，抑制其所需离子强度越高。 (3)受Fe3O4-TSPA上亚甲基的影响，Fe3O4-TSPA与染料之间存在疏水作用，当弱的静电排斥作用受到抑制时，疏水作用的重要性得以体现。NR在pH12.09时的吸附量随NaCl浓度升高而增大，充分说明了离子强度对疏水作用的增强效果。 4.以强疏水性复合凝胶Fe3O4-十八烷基三氯硅烷(Fe3O4-OTS)为吸附剂，以带相反电荷的MO和MNB为吸附质，通过单组分吸附体系和双组分吸附体系的对比，研究了吸附质与吸附剂之间存在强疏水作用弱静电作用的情况下，pH和离子强度对吸附的影响。 (1)当弱化静电作用强化疏水作用时，静电作用对吸附仍然显示出了一定的影响。调节溶液pH改变Fe3O4-OTS、MO和MNB所带电荷，单组分和双组分体系中MO和MNB吸附量均产生较大变化。双组分吸附体系中，无NaCl存在时MO和MNB之间通过静电吸引促进彼此的吸附。 (2)相比疏水作用，静电作用对染料吸附的选择性影响更大。高NaCl浓度环境下，Fe3O4-OTS与MO和MNB之间的静电吸引和静电排斥作用受到抑制，吸附选择性随之下降。 (3)NaCl浓度对吸附量的影响呈对数型规律，对MO和MNB之间分离因数的影响呈良好的线性关系。 5.针对温度改变聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)疏水性的特性，研究了温度、pH和离子强度协同作用对染料吸附的影响。 (1)pH和离子强度对交联型PNIPAM热致聚集行为影响较大，调节pH所用酸碱一定程度上起到了调节离子强度的作用。 (2)45℃时PNIPAM与水分子间氢键被破坏，主要依靠疏水作用进行吸附。温度、离子强度增强了PNIPAM与染料之间的疏水作用，使不同pH下MO、MNB在45℃下的吸附量不同程度地高于25℃下的吸附量。 (3)MB与水亲和力强，不易与PNIPAM产生有效的疏水作用，使MB在25℃和45℃下的吸附量接近，且吸附量小于MO和MNB的吸附量。