超分子复合材料的染料吸附性能综合实验

超分子复合材料的染料吸附性能综合实验超分子复合材料的染料吸附性能综合实验 第38卷第7期2019年7月Vol 38No 7Jul 2019ISSN1006 716731 1707 CRESEARCH ANDEXPLORATION INLABORATORY超分子复合材料的染料吸附性能综合实验杨修洁 张 鹏 胡若娜 夏薇 李鹏 中国石油大学 化学工程学院 青岛2 66580 摘要 设计了十二烷基苯磺酸钠 SDBS 插层襟钛层状双金属 氢氧化物 NDD LDH SDBS 超分子复合材料的染料吸附性能的综合性实验 通过X 射线衍射和红外光谱分析方法对合成的NiTi结DH DBS无机 有机主客体超分子复合材料进行表征 证实了超分子复合材料的成 功制备 同时考察了复合材料的染料吸附性能 染料去除率通过紫 外 可见分光光度计进行定量分析 结果显示 NiTi DH SDBS复合材料对亚甲基蓝的吸附效果优于甲基橙 这可能是由于LDH 与SDBS间较强的主客体相互作用 亚甲基蓝主要通过与SDBS间的客体 客体相互作用而吸附 NiTi结DH SDBS对亚甲基蓝的吸附行为符合Langmuir等温吸附模型和拟二级动 力学模型 计算得饱和吸附量181 2mg g 与实验测得176 4mg g基本 一致 关键词综合性实验 超分子材料 层状双金属氢氧化物 吸附 O69 文献标志码 A1006 7167 2019 07 0022 04Design ota ComprehensiveExperiment otDye AdsorptionPerformance onSDBS LDH SupremolocularMateriolYANG Xiujie ZHANG Peng HU Ruona XIA Wei LI Peng Colleve ofChemical Engineering China Universityof Petroleum Qingdao266580 Shandong China Abstract A camprehensive experiment ofsodium dodecalbenzene sulfonate SDBS intercalated nickel titaniumlayered double hydroxide NiTi LDH SDBS synthesis andapplication indye adsorptionis designed The NiTi LDH SDBS withSDBS guestmolecule inthe interlayerwere sucssfullysynthesized and characterizedby X ray dDfractionand infraredspectroscapy The dyeadsorption performanof theintercalation camplexand thedye removvlrate werequantitatively analyzedby ultraviolet visible absorptionspectroscapy The resultsshow thatthe adsorptionof methylene blue MB on NiTi LDH SDBS isbetter thanthat ofmethyl orange MO owing tothe strongerguest guest interactionbetween MBand SDBS The adsorptionbehavior ofMB onNiTi LDH SDBS aardswith Langmuiradsorption isothermand pseudo econd vrder equation the calculatedsaturated adsorptionamount was181 2mg g which wasbasically cansistentwith theexperimental mevsurementof176 4mg g Key wordt camprehensiveexperiment supramolecular material layered double hydroxides adsorption2018 1 4基金项目 国家自然科学基金项目 21502227 重质油国家重点实 验室自主研发课题 SLKZZ xx009 中国石油大学 华东 教学改革项目 QNxx09 QNxx07 KS Lxx03 作者简介杨修洁 1986 女 山东日照人 博士 讲师 主要从事胶体与界面化学相关领域 研究 Tel 0532 86984615 E mail yangxiujie upc 0引言现代纺织和染色工业高速发展 印染废 水大量排放 高毒性 的合成染料成了非峻的环境 生生物和人体健 康造成大威胁 的几十年里 化学沉淀 离子 催化还原和吸附等方法都被用来处理 染料废水 2 0 壬中 技术高效 低成 作和环境友好性第7期杨修洁 等 超分子 复合材料的染料吸附性能综合实验23而被认为是一种方便 经济的 水处理方法 常用的吸附剂有活性炭 膨土 沸石 粘土 生物聚合物等 双金属 氢氧化物 LDH 是一有超分子结构的阴离子插料 4水0 化学为 M x Mf OH 20 A 比0其中 M n MO和1 n是Freundlich平 衡常数 图6是NiTi结DH DBS吸附亚甲基蓝的Langmuir和Freundlich等温吸附曲线 拟合结果 如表1 结果显示Langmuir的相关系数0 9954明显大于图6NiTi DH DBS吸附亚甲基蓝染料的吸附曲线第7期杨修洁 等 超分子复合材料 的染料吸附性能综合实验25表1NiTi LDH PDBS吸附MB染料的Langmuir和Freundlich等温吸附曲线参数Langmui r吸附Freundlich吸附染料 O L L my 1 R2O F L my 1 R2MB0 83490 995470 552 8110 9408180o o o OoooO52965296 L L 岂 30c 160mg L 1c 120mg L1c 80mg L1c 40m g L1Freundlich拟合吸附等温模型0 9408 所以NiTi DH SDBS对MB的吸附符合Langmuir等温吸附模型 Langmuir等温吸附模型 计算得NiTi DH DBS对染料MB的饱和吸附量为181 2mg g 同时 等温吸附模型表明亚甲基蓝染料在吸附剂NiTi DH DBS上是分子 达平衡时 随着染料浓度的 饱和大 达饱和 使随 着浓度的 饱和 2 5吸附动力学吸附动力学实验是在298K下 采用2 0mg NiTi LDH SDBS吸附浓度分别为50 100 200 400mg L的亚甲基蓝溶液 染料与的关系 如图7所示 NiTi DH SDBS对不同浓度的亚甲基蓝溶液都速 达平的染料的浓度 分用拟一 级动力学模型 拟二级动力学模型以及颗粒内部扩散模型进行NiTi DH DBS吸附亚甲基蓝染料的动力学拟合i X X In X kN 5 03060901xx0180Z min图7亚甲基蓝浓度对吸附动力学的影响丄二 丄 幺 6 X k2X2X X kN2 0 7 式中Xe为吸附平衡时的染料吸附量 mg g 1 k和k分是拟一级和拟二级动力学反应速 k为颗粒内扩 C为截 距 NiTi DH DBS对亚甲基蓝染料的吸附动力学拟合结果如图8和表2 拟一级动力 学模算的平与实验测得的平相差较大 不能准确地拟合吸附动力学 NiTi DH DBS吸附亚甲基蓝染料的动力学合拟二级动力学模型 说化学是的主 要速 拟二级动力学参数k与浓度c成 高染料浓度下 达平的更长 2 2O O 2 4 0I Q9U I图8180150120906030NiCi DH DBS吸附亚甲基蓝染料的动力学曲线160mg f1120mg L 180mg L140mg L 3060901xx0180 1 2 min o 5 c 内扩散NiTi LDH PDBS吸附不同浓度亚甲基蓝染料的动力学参数表2c m g L 1 X xp m e g 拟一级动力学模拟二级动力学模内扩模Q e cal kR2Q e calk2x103R2k cR24039 9113 9910 0420 924340 20922 571 00000 32336 320 683 58079 7859 8980 0330 875180 3868 7150 99990 57272 940 87641 xx9 1856 5200 0130 9398119 0487 5550 99990 439112 800 97151 60158 1577 5440 0210 9380158 4797 7161 00000 470151 980 952 03实验教学模式与内容拓展实验将本科实验教学与超分子研究前沿 结合 使学生在紧跟学术研究前沿的 通过文献调研 实验 结分 析到论文撰写进行 微型 的科研训练 激发学生的科研热情 学 生的成和自 1 学生利用所学的文献检索知识 以层状双金属氢氧化物改性 超 分子组装 染料为主进文研和整合 在查阅文学习超分子化学和有 关的知识 发己的知识储备 引 下转第67页 第7期姜斌 等低成 本功能可扩展虚拟示波器研制及验证67xx 11 56 59 13 8 苏神保 探讨数字示波器在电子类专业实践教学中的应用 J 山西电子技术 xx 1 84 86 14 90Donoho DL Compressed sensing J0 IEEE TransactionsonInformation Theog xx 52 4 1289 1306 150 100Lustig M Compressed sensingMRI J0 IEEE SignalProcessing Magazine xx 25 2 72 82 110朱锦新 基于软件幵发思想的VB案例教学法 J0 林区教学 xx 11 82 84 160 120刘勋丰 邱文涛 陆铭慧 基于VB的虚拟示波器的研究 与设计 J0 南昌航空大学学报 自然科学版 xx 2 45 50 上接第25页 学生进行自主学习 增强学生的自主学习意识 2 大型仪器是高校独有的珍贵资源 但学生接触大的分有限 本实验将大引入综合实验中 实验及X 寸线粉末衍射 红外 紫外 可见分光光度计等仪器操作难度系数较低 学生经过培训可独立操作 有学生融合分析课程中所学的相关知识 对大型实验的使用和理解 有整体的掌握 充分发挥大科教学中的重要作用 3 实验结束后 引 导学生对实验进展研究 利用LDH主的可调变性和层间阴离子的可交 换性 探索不同金属组成 不同金属配比 不同插层离子的LDH对吸 附性能的影响 在这一过程中 学生可以充分调动前期文献调研时掌握的相关知识 进主研究 进一步学生的科研力 4 学生对实验 表征 分析结果进行整合并撰写实验报告 提升学 生的总结能力以及学术论文撰写能力 组协作完成实验也同时提 高了学生团队协作能力和沟通交流能力 为未来学生从事科研工作 奠定基础 参考文献 Reference 10Garg V Amita M Kumar R eN al Basic dye methyleneblue removvl fromsimulated wastewaterby adsorptionusing Indianrosewood sowdusi a timberindustry waste J0 Dye Pigments xx 63 3 243 250 20吕秋丰 谢琼琳 曹静 聚苯胺 木质素磺酸复合物的合成及其染料吸附性能 介绍一个综合性研究型 实验 J0 大学化学 xx 32 3 49 54 30王秀凤 张国栋 张志庆 等 二肽衍生物水凝胶的染料吸附 性能综合化学实验 J0 实验技术与管理 2018 35 8 206 210 40安哲 何静 段雪 层状材料及催化 J0 中国科学化学 xx 4 2 4 390曲05 50闫东鹏 陆军 段雪 层状复合金属氢氧化物 主客 体结构研究进展 J0 中国科学 化学 xx 43 9 35 48 60He S An Z Wei M eN al Layered double hydroxide based吕德东 刘畅 朱晓辉 基于FPGA的虚拟示波器的设计和实现 J0 电子设计工程 2018 14 56 57 刘王飞 方幵红 虚拟示波器的设计与实现 J0 工业控制计算 xx 21 11 9 10 Nane R Sima VM Pilata C eN al A surveyand evvluationof FPGAhigh level synthesistools J0 IEEE Transactionson Computer位ided Designof IntesratedCircuiis andSystems xx 35 10 1591 1604 Han J Xuelan HE Wei Y Design andplementation ofhigh speeddata acquisitionand recavegsystem J0 Optical Instruments xx 36 1 36 39 catalysts nanostructure designand catalyticperformance J0 Chem Commun xx 49 5912 5920 70Yang X Chen B Li X eN al Photoc atalytic organictransformation bylayered doublehydroxides highly efficieniand selectiveoxidation ofprirnary aromaticamines totheir iminesunder ambientaerobic conditions J0 Chem Commun xx 50 50 6664 6667 80Mohapatro L Parida K A reviewon theprooress chaHenges andperspectiveof layered doublehydroxidesas promisingphotocatalysts J0 J MatesChem A xx 4 28 10744 10766 90Zhao Y Li B Wang Q eN al NiCi layered doublehydroxides nanosheeisas efficieniphotocatalysts foroxygen evvlutionfrom waterusing visiblelight J0 Chem Sei xx 5 3 951 958 100Zhao Y Chen G Bian T eN al Defect rich ultrathinZnAl layered doublehydroxide nanosheetsfor efficientphotoreduction ofCO to COwith water J0 Adv Mates xx 27 47 7824 7831 110Li H Chen Z Wang Y eN al ConWolled synthesisand enhancedelectrochemicalperformance ofself assembled rosette type Ni Al layered doublehydroxide J0 Electrochim Acta xx 210 15 22 120Zargoosh K Kondosi S Dinasi M ef al Synthesis oflayereddoublehydroxiqes containinga biodesradableamino acidderivvtive andtheir applicationfor effectiveremov