氯化十六烷基吡啶改性沸石对直接染料的吸附研究

摘要

天然沸石是一种很好的吸附剂,具有价格便宜、比表面积大、复杂的微孔结构等特点,但对直接染料的吸附力差。阳离子表面活性剂-CPC是一种常用的直接染料固色剂,可以使游离的染料分子絮凝沉淀。本文将氯化十六烷基吡啶(CPC)负载在天然沸石(Zeolite)上,制备出氯化十六烷基吡啶改性沸石(CZ),并研究了其对直接耐酸大红4BS、直接冻黄G、直接湖蓝5B的静态吸附过程,以及直接耐酸大红4BS与直接冻黄G、直接湖蓝5B与直接冻黄G的竞争吸附行为。通过浸渍法使两者反应,并实验得出了沸石对CPC最大负载量为1.57％。
　　 静态实验研究主要是吸附时间、CZ的用量、pH值、盐度、浓度、温度等因素对CZ吸附三种直接染料的影响。讨论了吸附剂的吸附机理,研究了热力学和动力学行为。研究结果表明:在pH=8的条件下,CZ对三种直接染料都有较好的吸附量和去除率。溶液初始浓度的变化对平衡时间没有影响,但会引起平衡吸附量的正相关变化。温度的升高可以使平衡吸附量增大。直接耐酸大红4BS和直接冻黄G的平衡吸附行为可以用Henry模型来描述,直接湖蓝5B的吸附行为可以用Langmuir-Freundlich模型。303 K下CZ对直接耐酸大红4BS、直接冻黄G、直接湖蓝5B的饱和吸附量qm为150.6,、58.4、114 mg／g(是天然沸石吸附量的5倍以上)。CZ对三种染料的吸附过程符合准二级反应动力学模型,CZ对三种染料的吸附过程包含多种机理,主要是静电中和与桥连作用,又通过物理化学吸附过程达到平衡。根据数据计算得到直接耐酸大红4BS、直接冻黄G、直接湖蓝5B的表观吸附活化能分别为:32.4、20.3、35.8 KJ／mol。△G为负值,反应可以自发进行,△H为正,说明该吸附过程为吸热反应。竞争实验的数据表明,直接耐酸大红4BS与直接冻黄G、直接湖蓝5B与直接冻黄G之间存在着竞争过程。CZ的再生实验,证明该吸附剂可以重复使用,但如要保持原有的吸附量,需要对吸附剂重新进行改性。使用超声波解吸附,并添加CPC改性后,再生率在99％左右。