_环糊精交联聚合物对氯苯的吸附特性_邹东雷

１．１ 仪 器 与 试 剂
ｍＬ 无水乙醇中，２４ｈ后转移到漏斗中过滤，然后在
ＧＣ１１２Ａ 型 气 相 色 谱 仪 （上 海 精 密 仪 器 厂 ）； ５５ ℃条件下 烘 干。 对 比 新 制 备 聚 合 物 吸 附 氯 苯 的
ＦＴＩＲ－３８０型傅里叶红外光谱仪（美国尼高力仪器公 能力，得到β－ＣＤＰ 再 生 后 的 吸 附 能 力。 同 样 的 实
直径为０．５～１．０ｍｍ 的β－ＣＤＰ 置于２００ｍＬ 锥形 瓶中，加入２００ｍＬ 已知质量浓度的 氯 苯 溶 液，密 封
后 在 振 荡 器 上 恒 速 震 荡 （１２０ｒ／ｍｉｎ），在 不 同 时 间 取
化为其他污染物，去除不彻底；由于氯苯是一种人工 样。
合 成 的 化 合 物 ，因 而 难 以 被 微 生 物 降 解 。
第４２卷 第４期
吉 林 大 学 学 报（地 球 科 学 版）
Ｖｏｌ．４２ Ｎｏ．４
２０１２年０７月 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｊｉｌｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｅａｒｔｈ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｅｄｉｔｉｏｎ） Ｊｕｌｙ ２０１２
β－环糊精交联聚合物对氯苯的吸附特性
邹东雷，唐抒圆，熊厚峰，唐绍福，李春华，陈 鹏
吉 林 大 学 地 下 水 资 源 与 环 境 教 育 部 重 点 实 验 室 ，长 春 １３００２１
摘要：通过对水中含有微量氯苯的吸附特性研究，考察β－环糊精交联聚合物吸附氯苯 的 动 力 学、热 力 学及连续运行条件下的稳定性和再生性能。实验结果表明：β－环 糊 精 交 联 聚 合 物 吸 附 氯 苯 的 过 程 符 合 准 二级动力学模型，即化学吸附是吸附过程的控制步 骤；β－ 环 糊 精 交 联 聚 合 物 上 的 等 温 吸 附 符 合 Ｌａｎｇｍｕｉｒ 吸附等温模型。在１５、２５、３５ ℃时最大吸附量分别为２３．３６、２８．１７、２７．８５ｍｇ／ｇ；动态模拟实验中，当氯苯 质量浓度为１０ｍｇ／Ｌ 时，氯苯的去除率大于８０％。乙醇 作 为 溶 剂 可 以 使 吸 附 饱 和 的 β－ 环 糊 精 交 联 聚 合 物再生。
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：β－ｃｙｃｌｏｄｅｘｔｒｉｎ ｃｒｏｓｓ－ｌｉｎｋｅｄ ｐｏｌｙｍｅｒ；Ｃｈｌｏｒｏｂｅｎｚｅｎｅ；ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｋｉｎｅｔｉｃｓ；ｉｓｏｔｈｅｒｍａｌ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ
０ 引 言
废水中污染物的去除是水处理领域广泛关注的 问 题 ，在 众 多 的 污 水 处 理 技 术 中 ，吸 附 法 是 一 种 有 效 和简便的方法。吸附法常用于去除废水中的化学物
溶解性，不能直接用于水处理，因而常被固定在其他 －ＣＤＰ，加入蒸馏水使其充分溶胀，然后装入直径 为
不溶于水的固体材 料 上 或 合 成 不 溶 于 水 的 聚 合 物。 ３０ｍｍ、长６０ｃｍ 的吸附柱中。采用下端进水、上 端
环糊精聚合物不但 具 有 环 糊 精 空 腔，而 且 还 有 聚 合 出水的方式，将质量浓度为 １０ ｍｇ／Ｌ 的氯 苯 溶 液 控
物长链形 成 的 空 间 网 络，提 高 环 糊 精 的 吸 附 能 力。 制一定流速加 入，在 室 温 连 续 进 水 条 件 下 考 察 β－ 环糊精交联聚合物用于去除水溶液中的 酚 类［４－５］、染 ＣＤＰ 对氯苯的去除情况。
料［６－８］，不但具有 醇 类
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吉 林 大 学 学 报（地 球 科 学 版） 第４２卷
图１ β－ＣＤＰ 的 ＦＴＩＲ 图 Ｆｉｇ．１ ＦＴＩＲ ｆｉｇｕｒｅ ｏｆβ－ＣＤＰ
ｃｍ－１处分别为 Ｃ－Ｏ－Ｃ 强 吸 收 峰、Ｃ－Ｏ－Ｃ 和 Ｃ
－Ｏ 伸 缩 振 动。 与 β－ＣＤ 相 比，β－ＣＤＰ 的 －ＯＨ 吸收变弱，且－ＯＨ 平面弯曲振动消失，这和环氧氯
２．１ β－ＣＤＰ 的红外光谱和 Ｘ 射线衍射分析
１．２ 氯 苯 质 量 浓 度 的 测 定
图１和图２分别是β－ＣＤ、β－ＣＤＰ、β－ＣＤＰ 吸
用二 硫 化 碳 萃 取，净 化 后 采 用 ＳＥ－３０ 毛 细 管 柱 附使用后和 β－ＣＤＰ 再 生 后 的 ＫＢｒ压 片 红 外 光 谱 测氯苯质量浓度，毛 细 管 柱 内 径 ０．２５ ｍｍ，柱 长 ３０ （ＦＴＩＲ）图和 Ｘ 射线衍射（ＸＲＤ）图。
的环状低聚糖，具有一定的立体选择和识别性能，为 浓度的氯苯溶液，考 察 不 同 温 度 下 β－ＣＤＰ 吸 附 氯 去除和分离微污染水中的污染物质提供了选择性， 苯的等温过程。
尤其是芳香 族 化 合 物 。 ［３］ 由 于 β－ＣＤ 在 水 中 具 有
动态模拟：称取８０ｇ、粒径为０．５～１．０ｍｍ 的β
察连续运 行 时 β－ＣＤＰ 吸 附 氯 苯 的 稳 定 性 和 β－ 初始质量浓度和ｔ 时刻剩余质量浓度（ｍｇ／Ｌ）；ｍ 为 ＣＤＰ 的再生性能，以期为实际应用提供理论依据。 吸附剂用量（ｇ）；ρ为去除率（％）。
１ 实 验 部 分
１．４ β－ＣＤＰ 的再生能力 将 １０ｇ 吸 附 氯 苯 饱 和 的 β－ＣＤＰ 浸 泡 在 １０
Ｚｏｕ Ｄｏｎｇ－ｌｅｉ，Ｔａｎｇ Ｓｈｕ－ｙｕａｎ，Ｘｉｏｎｇ Ｈｏｕ－ｆｅｎｇ，Ｔａｎｇ Ｓｈａｏ－ｆｕ，Ｌｉ Ｃｈｕｎ－ｈｕａ，Ｃｈｅｎ Ｐｅｎｇ
Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｇｒｏｕｎｄｗａｔｅｒ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ，Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｊｉｌｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ １３００２１，Ｃｈｉｎａ
关 键 词 ：β－ 环 糊 精 交 联 聚 合 物 ；氯 苯 ；吸 附 动 力 学 ；等 温 吸 附 中 图 分 类 号 ：Ｘ７０３．５ 文 献 标 志 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１６７１－５８８８（２０１２）０４－１１６６－０７
Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ ｏｆ Ｃｈｌｏｒｏｂｅｎｚｅｎｅ ｉｎ Ｗａｔｅｒ ｂｙ β－Ｃｙｃｌｏｄｅｘｔｒｉｎ Ｃｒｏｓｓ－Ｌｉｎｋｅｄ Ｐｏｌｙｍｅｒ
ｍｍ；采用 ＦＩＤ 检 测 器，检 测 器 温 度 ２５０ ℃；进 样 器
在β－ＣＤ 的红外光谱图中：３ ３００～３ ５００ｃｍ－１
温度２５０ ℃；柱箱 温 度 ８０ ℃，保 持 ２ ｍｉｎ，以 ５ ℃／ 处出现一个宽而 强 的 吸 收 峰，归 属 于 －ＯＨ 的 伸 缩
ｍｉｎ的速率 升 温 至 １００ ℃，保 持 ２ ｍｉｎ。 载 气 氮 气 振动 吸 收 峰，１ ３０７、１ ２６３ｃｍ－１ 为 β－ＣＤ 的 －ＯＨ
第４期 邹东雷，等：β－环糊精交联聚合物对氯苯的吸附特性
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物相比，氯离子高负电性使苯环成为一个疏电子环， ＣＤＰ 对 氯 苯 的 吸 附 动 力 学 曲 线。 准 确 称 取 １．０ｇ、
使 氯 苯 活 性 降 低 ，物 理 化 学 性 质 稳 定 ，不 易 分 解 。 废 水 中 氯 苯 的 去 除 方 法 主 要 有 化 学 法 、超 声 波 降 解 、吸 附和生物法 。 ［２］ 化学法和超声波降解都是将氯 苯 转
２０ ｍＬ／ｍｉｎ，体 积 比 １∶１ 分 流 进 样 ，进 样 量 ２μＬ。 １．３ 吸 附 实 验
平面弯 曲 振 动；２ ９３０ｃｍ－１处 为 －ＣＨ２ 的 反 对 称 伸 缩振动 吸 收 峰，１ ４２０ｃｍ－１显 示 －ＣＨ２ 的 变 形 振 动
吸附 动 力 学 实 验：采 用 批 量 实 验 法 测 定 β－ 和－ＣＨ３ 的 反 对 称 变 形 振 动；１ ０３０、１ ０９０、１ １７０
β－环糊精（β－ｃｙｃｌｏｄｅｘｔｒｉｎ ，β－ＣＤ）是由７个 Ｄ－ 吡 喃 葡 萄 糖 通 过 α－１，４ 糖 苷 键 首 尾 相 连 而 成
等温吸 附 实 验：采 用 批 量 实 验 法 测 定 β－ＣＤＰ 对氯苯的吸附等 温 曲 线。 准 确 称 取 ０．５ｇβ－ＣＤＰ 置于２００ｍＬ 锥 形 瓶 中，分 别 加 入 一 系 列 不 同 质 量
司）；Ｄ／ｍａｘ－ｒＡ 型 Ｘ 射 线 衍 射 仪 （日 本 理 学）；数 显 验重复４次。
水浴恒温振荡器（江 苏 省 金 坛 市 恒 温 仪 器 制 造 有 限 ２ 结果与讨论
公司）；β－ＣＤ，纯 度 ＞９９．９８％ （山 东 省 淄 博 千 汇 精
细 化 工 ）。 实 验 中 所 用 其 他 药 品 均 为 分 析 纯 。
在吸 附 动 力 学 实 验 和 等 温 吸 附 实 验 中，设 置 空
或 其 他 有 机 溶 剂 再 生 ，可 以 多 次 循 环 使 用 。
白 对 照 组 ，吸 附 量 和 去 除 率 的 计 算 式 如 下 ：
采用 β－ＣＤ 与 环 氧 氯 丙 烷 合 成 的 交 联 聚 合 物 吸附废水或地下水 中 的 氯 苯 的 研 究 尚 未 见 报 道，因
质，尤其是难降 解 的 化 学 物 质。 氯 苯 是 一 种 难 降 解 的有机污染物，广 泛 应 用 于 农 药、染 料 和 化 工 生 产； 在生产过程中，会 导 致 大 量 的 氯 苯 进 入 环 境 中。 氯 苯 进 入 环 境 后 广 泛 存 在 于 水 体 、空 气 、污 泥 和 水 生 生 物体内，对环 境 具 有 潜 在 危 害 。 ［１］ 与 芳 香 烃 类 化 合
收 稿 日 期 ：２０１１－０８－２７ 基 金 项 目 ：国 家 “８６３”计 划 项 目 （２００８ＡＡ０６Ａ４１０） 作者简介：邹东雷（１９６４－），男，教授，主要从事 环 境 工 程 方 面 的 教 学 和 科 研 工 作 ，Ｔｅｌ：０４３１－８８４９９７９２，Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｏｕｄｌ＠
ｊｌｕ．ｅｄｕ．ｃｎ。
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｔｃｈ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ｗｅｒｅ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ｆｏｒ ｔｈｅ ｋｉｎｅｔｉｃｓ ａｎｄ ｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ ｏｆ Ｃｈｌｏｒｏｂｅｎｚｅｎｅ（ＣＢ）ｉｎ ａｑｕｅｏｕｓ ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ ｕｓｉｎｇ ａ β－ｃｙｃｌｏｄｅｘｔｒｉｎ ｃｒｏｓｓ－ｌｉｎｋｅｄ ｐｏｌｙｍｅｒ（β－ＣＤＰ）ａｓ ａｄｓｏｒｂｅｎｔ，ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆβ－ＣＤＰ．Ｔｈｅ ｒｅｍｏｖａｌ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆβ－ＣＤＰ ｔｒｅａｔｉｎｇ Ｃｈｌｏｒｏｂｅｎｚｅｎｅ ｕｎｄｅｒ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｏｐｅｒａｔｉｎｇ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｗｅｒｅ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ．Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｄａｔａ ｗｅｒｅ ｆｉｔｔｅｄ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｐｓｅｕｄｏ－ｆｉｒｓｔ－ｏｒｄｅｒ，ｐｓｅｕｄｏ－ｓｅｃｏｎｄ－ｏｒｄｅｒ ｋｉｎｅｔｉｃ ｅｑｕａｔｉｏｎｓ，Ｌａｎｇｍｕｉｒ ａｎｄ Ｆｒｅｕｎｄｌｉｃｈ ｍｏｄｅｌ．Ｉｔ ｗａｓ ｆｏｕｎｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｋｉｎｅｔｉｃｓ ｆｏｌｌｏｗｅｄ ａ ｐｓｅｕｄｏ－ｓｅｃｏｎｄ－ｏｒｄｅｒ ｍｏｄｅｌ ｆｏｒ ＣＢ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｒａｎｇｅ ｓｔｕｄｉｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｅｓｅｎｔ ｗｏｒｋ，ｓｕｇｇｅｓｔｉｎｇ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｒａｔｅ－ｌｉｍｉｔｉｎｇ ｓｔｅｐ ｍａｙ ｂｅ ｃｈｅｍｉｓｏｒｐｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｄａｔａ ｆｉｔ ｔｈｅ Ｌａｎｇｍｕｉｒ ｉｓｏｔｈｅｒｍ ｍｏｄｅｌ ａｎｄ ｔｈｅ ｍａｘｉｍｕｍ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｃａｐａｃｉｔｙ ｏｆ ＣＢ ａｔ １５，２５，３５℃ ｗｅｒｅ ２３．３６，２８．１７，２７．８５ｍｇ／ｇ，ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．