表面活性劑改性LDH對(duì)五氯酚的吸-脫附性能及焙燒產(chǎn)物的光催化性能研究.pdf

1、采用共沉淀法制備了系列表面活性劑改性水滑石(LDH)，旨在提供一種能夠去除環(huán)境中疏水性可離子化有機(jī)污染物(HIOCs)的吸附劑。將改性LDH在500～800℃焙燒得到系列復(fù)合氧化物，旨在提供一種能夠去除環(huán)境中HIOCs的吸附降解劑。論文的主要內(nèi)容如下：
　　 采用一步共沉淀法合成了十二烷基苯磺酸改性LDH：DBS-NiRTi(R=Ni/Ti：3，4，5，6)和DBS-MⅡMⅢ/Ⅳ(MⅡMⅢ/Ⅳ為Mg3Al、Zn2Fe和Zn6Ti

2、)以及十二烷基硫酸改性LDH(DS-Ni5Ti)。用尿素法合成氰酸根插層LDH(CNO-Ni5Ti)。采用XRD、FT-IR、SEM、CA、BET、UV和XPS等方法系統(tǒng)研究了產(chǎn)物的晶體結(jié)構(gòu)、組成、形貌、接觸角和比表面等物理化學(xué)性質(zhì)。DBS-NiRTi和DBS-MⅡMⅢ/Ⅳ的層間距略大于DS-Ni5Ti(2.89nm)而遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于CNO-Ni5Ti(0.73nm)，與層間DBS較大的尺寸一致?；贒BS-NiRTi系列的層間距2.99～3

3、.54nm和DBS陰離子的尺寸，推測(cè)該系列有三種層間DBS堆積構(gòu)象：反平行垂直單層排布、反平行傾斜交錯(cuò)單層排布和反平行垂直交錯(cuò)單層排布。DBS改性LDH明顯提高的疏水性(CA=113.6～144.2°)和顯著減小的比表面積(1.18～11.9m2/g)與其層間緊密堆積的DBS疏水鏈相吻合。
　　 表面活性劑改性LDH對(duì)五氯酚(PCP)的吸附等溫線呈顯著的線性關(guān)系(R2＞0.96)，反映出一種分配吸附機(jī)制。不同層板金屬元素DBS-

4、LDH對(duì)PCP的平衡吸附容量(QeDBS-Ni5Ti＞QeDBS-Zn6Ti＞QeDBS-Zn2Fe＞QeDBS-Mg3Al)與層板陽(yáng)離子的電負(fù)性呈正相關(guān)。不同層間陰離子插層Ni-Ti LDH的PCP吸附結(jié)果(QeDBS-NiRTi＞QeDS-Ni5Ti＞QeCNO-Ni5Ti)主要?dú)w因于DBS改性LDH較強(qiáng)的疏水性能。DBS-NiRTi系列中DBS-Ni5Ti的吸附量最大(22.2mg/g)，說(shuō)明DBS-NiRTi對(duì)PCP的吸附不僅與

5、有機(jī)質(zhì)含量有關(guān)，而且受層間DBS排布方式的影響，層間反平行垂直交錯(cuò)的單層疏松排布更有利于PCP的吸附溶入。介質(zhì)pH效應(yīng)表明PCP在表面活性劑改性LDH上的吸附主要?dú)w因于PCP在LDH疏水層間的吸附溶入，而靜電作用影響較小。溫度效應(yīng)表明DBS-Ni5Ti對(duì)PCP的吸附為放熱過(guò)程，吸附后自由能的減小是吸附的驅(qū)動(dòng)力。脫附實(shí)驗(yàn)表明PCP在DBS-NiRTi上的吸附過(guò)程是不可逆過(guò)程，DBS-NiRTi可作為一種PCP的固定化吸附劑，有效防止PCP

6、的二次污染。基于吸附前后樣品的結(jié)構(gòu)分析嘗試性給出了吸附機(jī)理模型。
　　 將DBS-Ni5Ti于500～800℃焙燒得到系列復(fù)合金屬氧化物，隨著焙燒溫度的升高，產(chǎn)物中逐漸出現(xiàn)綠鎳礦(NiO)和尖晶石型鈦酸鎳(Ni2TiO4)和鎳鈦氧化物(NiTiO3)晶相，且晶型逐漸規(guī)整，晶粒尺寸逐漸增大。光吸收性質(zhì)表明，紫外光活性來(lái)源于NiO、Ni2TiO4和NiTiO3的協(xié)同貢獻(xiàn)。初步研究了焙燒產(chǎn)物對(duì)PCP的紫外光催化降解性能，結(jié)果表明焙燒產(chǎn)