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近年来,去除水体中的内分泌干扰物已引起研究学者的广泛关注。本文制备了新型的吸附材料--硅酸钙接枝聚丙烯纤维(PP-g-CaSiO3)和硅酸钙/海藻酸钙接枝聚丙烯纤维(PP-g-CaAlg/SiO3)。选用双酚A(BPA)、壬基酚(NP)和邻苯二甲酸二丁酯(DBP)为内分泌干扰物的代表,探讨了溶液初始浓度、吸附接触时间、温度、溶液pH值和溶液中离子浓度对吸附过程的影响。
红外光谱和扫描电镜结果显示,硅酸钙接枝聚丙烯纤维和硅酸钙/海藻酸钙接枝聚丙烯纤维材料表面接枝层均匀,且硅酸钙/海藻酸钙接枝聚丙烯纤维材料表面存在硅酸钙/海藻酸钙凝胶相互贯穿的结构;经pH=1的盐酸溶液处理的硅酸钙接枝聚丙烯纤维(PP-g-CaSiO3-1)和经pH=1的盐酸溶液处理的硅酸钙/海藻酸钙接枝聚丙烯纤维(PP-g-CaAlg/SiO3-1)材料,表面引入了更多的Si-OH;BET测试结果表明,两种材料的比表面积有了明显的增加;TG和DSC测试结果表明,PP-g-CaSiO3-1的稳定性不如PP-g-CaSiO3,而PP-g-CaAlg/SiO3-1材料的稳定性没有变化。
PP-g-CaSiO3-1和PP-g-CaAlg/SiO3-1对BPA、NP和DBP表现出良好的吸附性能,且两种材料对BPA和DBP的吸附等温线符合Langmuir模型(除了DBP在PP-g-CaAlg/SiO3-1上的吸附过程),NP的吸附等温线符合线性分配模型,BPA在两种材料上的饱和吸附量分别达到49.88 mg/g和28.07 mg/g,而DBP在PP-g-CaSiO3-1上的饱和吸附量达到39.60 mg/g。
BPA和NP在两种材料上的吸附动力学均符合准二级动力学模型,DBP在两种材料上的吸附动力学则符合准一级动力学模型。BPA、NP和DBP在两种材料上的吸附过程均为放热过程,低温有利于吸附。
体系pH值通过影响PP-g-CaAlg/SiO3-1表面的官能团的电离及BPA、NP和DBP的水解程度,严重影响其吸附量,实验结果表明,BPA的最佳pH值在中性附近,NP最佳pH值为偏酸性,DBP的最佳pH值为酸性和中性。
体系内的离子浓度(KCl)通过产生电荷屏蔽和盐析效应影响着BPA、NP和DBP在PP-g-CaAlg/SiO3-1上的吸附。实验条件下,BPA、NP和DBP最适宜的KCl浓度分别为l mol/L、0.5 mol/L和0.5 mol/L。