孔雜化凝膠吸附有機(jī)染料的動(dòng)力學(xué)、熱力學(xué)及機(jī)理.pdf

1、本論文采用無模板溶膠-凝膠技術(shù)，以Si(OC2H5)4（TEOS）和(C2H5O)3Si(CH2)2CH3（PTES）或(CH3O)3Si(CH2)6Si(OCH3)3（TSH）或(CH3O)3Si(CH2)3NH(CH2)3Si(OCH3)3（TSPA）的混合物為前驅(qū)物制備了三種不同的雜化干凝膠（分別為干凝膠1、2、3），利用N2吸附-脫附、紅外、熱重、PZC及水蒸汽吸附等手段對(duì)干凝膠進(jìn)行了表征，對(duì)比研究了三種干凝膠在酸性及堿性溶液中

2、對(duì)甲基橙（MO）、甲基紅（MR）、溴甲酚紫（BP）、苯酚紅（PR）、中性紅（NR）和亮藍(lán)FCF（BBF）的吸附性能。干凝膠1、2、3的BET比表面積分別為387、695、233 m2·g-1，孔徑分別為17.7、3.74、18.8 nm，PZC分別約為6.28、 6.20、6.88。紅外和熱分析確認(rèn)了凝膠中有機(jī)基團(tuán)的存在，凝膠2的疏水性能最強(qiáng)，凝膠1、3的疏水性能相近。三種干凝膠對(duì)不同染料的吸附量，酸性條件高于堿性條件（NR除外）。酸性

3、條件下，凝膠1 和2 對(duì)染料（BP除外）的吸附具有相似的趨勢(shì)，而凝膠3則不同。堿性條件下，三種凝膠對(duì)不同染料的吸附呈現(xiàn)相同的趨勢(shì)，即NR>>MR~BBF>MO>BP~PR。 研究了干凝膠2在溶液中對(duì)NR和BBF吸附的動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)。吸附動(dòng)力學(xué)符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)關(guān)系，起始吸附速率隨溫度的升高而增大，NR和BBF的吸附活化能分別為42.7 ~51.1 kJ?mol-1和45.0 ~61.0 kJ?mol-1，內(nèi)擴(kuò)散過程可能是吸附過程的

4、控速步驟。兩種染料的吸附等溫線都可用Langmuir和Freundlich等溫式描述，但更符合Freundlich等溫模型，對(duì)于兩種染料，吸附熱力學(xué)參數(shù)Δgo、Δho和Δso皆為負(fù)值，說明干凝膠對(duì)染料的吸附是有序程度提高的、放熱的自發(fā)過程。 以TSPA 或TSPA 與TSH、PTES 及TEOS三者之一的混合物為前驅(qū)物制備了四種不同的雜化濕凝膠（分別為濕凝膠1、2、3、4），用這四種濕凝膠在水溶液中對(duì)BBF進(jìn)行了吸附實(shí)驗(yàn)，研究了

5、溫度、pH和離子強(qiáng)度對(duì)吸附的影響，綜合對(duì)比了不同條件下的吸附量和濕凝膠的收縮率。不同條件下，濕凝膠對(duì)BBF的吸附動(dòng)力學(xué)都可用準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)方程描述，初始吸附速率隨溫度的升高而增大，隨pH值和離子強(qiáng)度的增大而減小，內(nèi)擴(kuò)散很可能是吸附過程的控速步驟。吸附7天之后，四種濕凝膠對(duì)BBF的吸附量受溫度的影響不大，但隨pH值和離子強(qiáng)度的增大而減小，遵循相似的規(guī)律。四種濕凝膠的收縮率隨溫度的升高而增大，受pH和離子強(qiáng)度的影響不大。在不同的溫度、pH和離