铁插层蒙脱石对盐酸四环素的吸附性能研究
摘要
蒙脱石是膨润土的一种主要成分,又名微晶高岭石或胶岭石,四环素类抗生素是抗生素中的重要一员,其广泛使用和特殊物理化学性质导致全球的高检出率.四环素的形态分布受溶液pH值的影响较为显著,在pH<3.3、3.37.7时分别为阳离子、兼性离子和阴离子。本文对铁插层蒙脱石界面吸附四环素进行研究,考察pH值、阴离子等因素对吸附效果的影响,并探索其吸附机理。XRD和FT-IR表征表明,羟基铁阳离子已成功插入蒙脱石层间,但仍然有大量的铁共聚物分布在粘土周围。TEM图像显示,改性产物样品具有清晰层离结构。所得样品的比表面积为114.34 m2·g-1。研究表明,pH值对含有和不含有Na2SO4电解质的系统吸附效果的影响。在中性至酸性pH下,含有背景电解质的吸附效果比不含有的系统更好,pH=4时,含有背景电解质的矿物悬浊系统对四环素的吸附去除率为82.6%,而电解质空白组的为59.3%。热力学研究表明,在本实验的条件下铁插层蒙脱石对四环素的吸附符合Langmuir吸附模型,说明吸附点位数量有最大值。背景电解质促进四环素在样品上的吸附,增强作用表现在增大理论最大吸附量。而且,五种阴离子中,PO43-作用的吸附效果最好,再依次为SO42->ClO4-≥Cl-≥NO3-。该排序与上述五种阴离子各自同铁羟基物种的亲和性呈正相关关系,说明阴离子作为桥键成为主要的结合力。阴离子浓度对吸附作用的影响研究中,每一种阴离子在一定浓度范围内都会随着浓度增加而增强吸附,且增强作用的顺序与热力学研究相符。进一步证明了阴离子在吸附过程中的桥键作用。
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