SBA-15/超支化聚砜胺杂化体对染料的选择性吸附和脱附研究

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介孔材料SBA-15具有孔径大,孔壁厚,水热稳定性高等特点,近年来受到了广泛的关注。同时由于SBA-15表面具有可活化的基团,使其在催化、吸附、生物感应等领域具有巨大的应用潜力。一直以来,SBA-15改性后应用在吸附领域报道有很多,而利用其选择吸附客体染料分子的特点作为吸附剂的应用研究涉及较少。本论文首先以双亲性三嵌段共聚物(PEO-PPO-PEO)为模板剂制得介孔材料SBA-15,然后利用硅烷偶联剂将胺丙基引入到SBA-15的内外表面,最后胺基化的SBA-15与二乙烯基砜和胺乙基哌嗪进一步反应,得到超支化聚砜胺接枝的SBA-15杂化体。通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、低温氮气吸附/脱附测试、傅立叶变换红外光谱(FTIR)、热失重(TG)、核磁共振(NMR)、元素分析(EA)等测试手段对改性前后的介孔材料进行了系统的表征,发现超支化聚砜胺的接枝并未改变孔洞的有序结构,但孔径、比表面积和孔容均有所减小。研究了改性前后的SBA-15对三类染料(阴离子染料、中性染料和阳离子染料)的吸附作用,同时与活性炭的吸附做比较,发现SBA-15/超支化聚砜胺杂化体对A3染料(山德兰红)的吸附量为活性炭的3-4倍。其对染料的吸附符合Langmiur方程,吸附动力学可用准二级动力学方程解释,可以认为吸附主要是单分子层吸附。同时发现其对不同染料具有差别较大的Q。值,这种差异性表示了杂化体对染料具有选择吸附。主客体间选择性吸附主要由于杂化体的孔道和染料胶束团存在尺寸差异以及染料和杂化体表面的静电作用。这不仅拓展了有机/无机杂化体的研究范围,而且促进了杂化材料在可控分离方面的应用。为了进一步研究杂化体作为吸附剂再生的可能性,本论文探索了不同氨水浓度、氨水用量、时间、温度和搅拌速度下,杂化体SBA-HPSA对A3染料的脱附情况。结果表明:在解吸剂氨水的浓度为0.6mol/L,用量为25mL,温度为45℃,时间为480min,搅拌速率为300rpm时,脱附率为66%。
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