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    表3.2为样品的结构性能,材料的比表面积由BET法计算得到,孔径和孔体积由BJH法计算吸附线得到。对比表3.1和表3.2中的数据可知,CH3-MCM-41的比表面积和孔体积均明显比RHMCM-41的小,而孔两者的孔径则较为接近,这也验证了上述的推测。
     
    图3.7 CH3-MCM-41和RHMCM-41的N2吸附-脱附等温线
    表3.2 CH3-MCM-41的结构性能
    样品    比表面积(m2/g)    孔体积(cm3/g)    孔径(nm)
    CH3-MCM-41    612.9    0.684    3.41
    图3.8给出了RHMCM-41和CH3-MCM-41的FTIR图谱。在RHMCM-41的红外振动光谱中,3470cm-1附近的弱峰属于吸附水分子和表面羟基(-OH)的不对称伸缩振动吸收。1090cm-1附近的吸收峰对应RHMCM-41骨架中Si-O-Si键的对称伸缩振动峰。800cm-1附近的吸收峰归属于Si-O四面体弯曲振动。由于TMCS与RHMCM-41中的-Si-OH反应,在2900 cm-1附近的吸收峰对应C-H键的伸缩振动峰,而在3470cm-1附近的吸收峰强度降低了,说明硅烷化后大部分RHMCM-41表面羟基被甲基取代[24]。
     
    图3.8 RHMCM-41和CH3-MCM-41的FTIR图谱
    3.2    RHMCM-41的吸附性能
    3.2.1    吸附动力学
    图3.9是RHMCM-41吸附2,4-DNT的时间曲线。由图可知,RHMCM-41吸附2,4-DNT是一个快速过程,在1min以内就达到了最大值。产生最初的快速吸附过程的原因是2,4-DNT不需要扩散到微孔内,并且吸附发生在易于到达的吸附点位[24]。这种快速吸附说明在1min以内主要是物理吸附,这是由吸附剂与吸附质的疏水性决定的[25]。在随后的时间里,吸附量波动式地减少且逐渐趋于平缓,这是由于介孔材料RHMCM-41表面富含亲水性的Si-OH基,随着吸附时间的推移,材料发生了水解,导致材料的结构性质发生了变化[26]。
     
    图3.9 振荡时间对RHMCM-41吸附2,4-DNT的影响
    (吸附条件:吸附剂投加量=4g/L,温度=298K,pH未调)
    伪二级动力学方程的表达式为:
                                                 (3-1)
    式中,k2为为二级吸附速率常数, g/(mg•min)。对式(3-1)从t = 0 到t > 0 ( q = 0 到q > 0),可以得到:
                                                   (3-2)
    令 , 为初始吸附速率常数,mg/(g•min)。
    以 对 作图(见图3.10),可以得到:
    25mg/L 2,4-DNT溶液:                        (3-3)
    50mg/L 2,4-DNT溶液:                        (3-4)
    将式(3-3)和式(3-4)分别对照式(3-2)计算得到的动力学参数见表3.3。表中
    qe,cal表示计算得到的平衡吸附量,qe,mea表示实际测得的平衡吸附量,qe,cal和qe,mea相近。而伪二级吸附速率常数均为负数,说明从1min往后是一个解吸的过程,这与图3.9中观察到的吸附量随时间降低的规律相符。
     
    图3.10 RHMCM-41吸附2,4-DNT的伪二级动力学拟合曲线
    表3.3 伪二级动力学拟合参数
    浓度(mg/L)    K2(g/mg•min)    qe,cal(mg/g)    qe,mea(mg/g)    r2
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