熒光增白劑VBL是一種廣泛使用的陰離子熒光染料，涉及印染、紡織、洗滌、造紙、皮革、塑料、涂料等多個(gè)行業(yè)。其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，穩(wěn)定性強(qiáng)，屬于典型的芳香族化合物，分子結(jié)構(gòu)中包含多個(gè)苯環(huán)，同時(shí)具有二苯乙烯和苯氨基三嗪兩個(gè)共軛體系，不易生化降解，并且可在環(huán)境中持續(xù)累積。已經(jīng)有研究指出，殘留的VBL對(duì)人體具有基因毒性和致癌性。隨著熒光增白劑大量使用，如何有效地處理熒光增白劑廢水成為一個(gè)備受關(guān)注的環(huán)境問題.目前，處理熒光增白劑廢水的方法主要有氧化技術(shù)、光降解技術(shù)、生物降解技術(shù)及吸附技術(shù)，其中，吸附法因其成本低廉和操作性強(qiáng)，被認(rèn)為是一種快速的去除水中染料分子的方法，吸附技術(shù)的核心在于吸附劑。
金屬有機(jī)骨架材料(Metal Organic Frameworks, MOFs)是由金屬中心和有機(jī)橋聯(lián)配體通過自組裝配位形成的一種多孔材料，由于其具有超高的比表面積、較低的晶體密度及孔隙功能可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)，近年來受到了越來越多的關(guān)注。迄今，MOFs已經(jīng)在氣體的存儲(chǔ)、氣體的分離及液相吸附等方面表現(xiàn)出潛在應(yīng)用前景.MIL-68(Al)是MILs (Materials of the Institut Lavoisier)系列金屬有機(jī)骨架中的一種，是由法國以Férey為的拉瓦錫研究小組所合成，其空間結(jié)構(gòu)是以AlO4(OH)2八面體單元與對(duì)苯二甲酸配體相互橋聯(lián)而成，其三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)特征使它同時(shí)具有三角和六角孔道，開孔直徑分別為6.0~6.4 Å和16~17 Å(Barthelet et al., 2004; Yang et al., 2012)，其晶體結(jié)構(gòu)如圖 1所示.
圖 1 MIL-68(Al)的晶體結(jié)構(gòu)
本研究旨在利用MOFs的優(yōu)異性能來解決環(huán)境問題，選用水穩(wěn)定的MIL-68(Al)作為吸附劑，吸附去除水中的VBL分子.探究pH值、離子強(qiáng)度、溫度、反應(yīng)時(shí)間、VBL初始濃度等影響因素對(duì)吸附過程的影響，并對(duì)吸附等溫線、動(dòng)力學(xué)、熱力學(xué)及吸附機(jī)制進(jìn)行分析.以期為金屬有機(jī)骨架材料在吸附熒光增白劑廢水方面提供參考及理論依據(jù).
2 材料與方法(Materials and methods)2.1 實(shí)驗(yàn)藥品及試劑
實(shí)驗(yàn)所用藥品及試劑均為分析純，六水合氯化鋁(AlCl3·6H2O，99.99%)、對(duì)苯二甲酸(H2BDC，99%)、N, N-二甲基甲酰胺(DMF，99%)及熒光增白劑VBL()購置于上海阿拉丁生化科技股份有限公司，鹽酸(HCl，37%)、氫氧化鈉(NaOH，98%)、氯化鈉(NaCl，99%)、氯化鈣(CaCl2，99%)及甲醇(CH3OH，99%)購置于廣州化學(xué)試劑廠，實(shí)驗(yàn)用水為純水.
2.2 MIL-68(Al)的制備
MIL-68(Al)的制備參考巴斯夫中所述方法(Schubert et al., 2008)，具體過程如下：4.88 g AlCl3·6H2O、5.0 g H2BDC溶解于300 mL DMF中，130 ℃條件下攪拌反應(yīng)18 h，冷卻后過濾得到MIL-68(Al)初產(chǎn)物;先后用DMF和甲醇將初產(chǎn)物分別洗滌3次，然后于100 ℃下真空干燥12 h，得到純凈的MIL-68(Al).
2.3 MIL-68(Al)的表征
采用傅里葉變換紅外光譜儀(FTIR，CCR-1，美國尼高力公司)、粉末X射線衍射儀(XRD，Empyrean銳影，荷蘭帕納科公司)、場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡(SEM，Merlin，德國蔡司公司)、X射線光電子能譜儀(XPS，ESCALAB250Xi，美國賽默飛公司)、比表面測(cè)定儀(BET，Micromeritics 3Flex，美國麥克公司)及Zeta電位儀(Zetasizer Nano ZS，英國馬爾文儀器公司)對(duì)制備的MIL-68(Al)進(jìn)行表征.FTIR采用KBr壓片，收集400~4000 cm-1范圍的數(shù)據(jù);XRD采用Cu Kα射線(λ=0.15418 nm)，掃描步長(zhǎng)0.0131°，掃描速度9.664 s·步-1，掃描范圍為3°~50°;BET測(cè)定于77 K液氮條件下，測(cè)試前樣品于100 ℃下干燥12 h;Zeta電位測(cè)定于25 ℃條件下，MIL-68(Al)的濃度為0.01 g·L-1.
點(diǎn)擊交流