表面活性剂改性的4A 分子筛对氨氮的吸附行为
王芳
【摘 要】摘 要:用表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和十二烷基苯磺酸钠(LAS)改性4A 分子筛，利用X 射线衍射和红外吸收光谱表征了改性前后4A 分子筛的结构，并研究了其对氨氮的吸附行为。结果表明，两种表面活性剂的添加均能在一定程度上提高4A 分子筛吸附氨氮性能，CTAB 的改性效果优于LAS，且当两种表面活性剂m(CTAB)∶m(LAS)=10时复配效果最佳。此外，分别采用准一级动力学方程、准二级动力学方程和颗粒内扩散方程对改性4A 分子筛吸附氨氮行为进行拟合。结果显示改性前后4A 分子筛对氨氮的吸附过程可用Langmuir 吸附等温方程较好地拟合，在温度为25 ℃时，单分子层饱和吸附量分别为5.61 mg/g 和6.15 mg/g，其吸附动力学较符合准二级反应动力学方程。
【期刊名称】应用化工 【年(卷),期】2015(000)006 【总页数】5
【关键词】关键词:表面活性剂;4A 分子筛;氨氮
氨氮是一种富营养化盐污染物，进入水体后会导致水中藻类植物迅速繁殖，从而引起水体严重富营养化现象。另外，当饮用水中的亚硝酸盐氮含量过高时，易与蛋白质结合形成亚硝胺，直接危及身体健康［1-2］。因此，如何采用价廉、实用、环保的除氨技术更成为当前废水中氨氮的研究重点之一。
迄今为止，氨氮废水处理技术主要包括传统生物脱氮法、同步硝化反硝化法、生物处理法、离子交换法、空气吹脱法、吸附法和电渗析等［3-4］。其中，吸
附处理法因其操作简易、成本低、反应过程中不产生有毒副产物的优点而被广泛应用。目前用作吸附剂的主要有活性炭、活化沸石和分子筛［5-7］。传统的活性炭尽管去除能力强、处理效果好，但是成本高，难以推广应用。天然沸石来源丰富、价格低廉，且具有阳离子交换容量大、比表面积大、化学稳定性强、机械强度高等优点，但是沸石晶格中可交换性阳离子的水解导致其与疏水性有机物的亲和性较弱。因此，提高沸石材料对水中疏水性有机污染物的吸附性能，以及改变沸石的表面结构成为目前研究的热点。
本文采用离子交换的改性方式将CTAB 和LAS负载在4A 分子筛表面，制备改性4A 分子筛，测定了氯化铵初始浓度、表面活性剂质量比、吸附时间以及吸附温度等因素的影响。通过探讨改性沸石表面性质与其吸附能力之间的关系，为提高改性沸石对氨氮的吸附能力提供依据，寻找提高改性沸石吸附能力的可行方法。
1 实验部分
1.1 试剂与仪器
4A 分子筛，上海试剂总厂所属第五分厂;十六烷基三甲基溴化铵、十二烷苯磺酸钠、氯化铵、氢氧化钠、盐酸、酒石酸钾钠、碘化钾和碘化汞均为分析纯。 Agilent8451 紫外分光光度计;KH-200SP 双频数控超声波清洗器;T203 电子天平;SX-15-10 高温炉;HSY-B 恒温振荡器;BPG-9040A 恒温干燥箱;D/max RB 型X-射线粉未衍射仪;Nicolet NEXUS 670中红外光谱仪。 1.2 改性分子筛的制备
在一定体积的十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基苯磺酸钠饱和溶液(CTAB 与LAS 的质量比为0∶1，10∶1，1∶0)，混合均匀，制得阴阳离子表面活性复配
液。将一定量的4A 分子筛配成一定浓度的悬浮液，分散均匀后加入上述复配液，在常温下搅拌1.5 h，产品经抽滤，充分洗涤后，在90 ℃下烘干2.0 h，获得阴阳离子表面活性剂改性4A 分子筛。 1.3 催化剂的表征
利用X-射线粉末衍射仪对样品的结晶性能和晶相结构进行分析，Cu Kα 靶(λ =1.540 6 nm)，管电流30 mA，管电压40 kV，扫描范围为2θ =30 ～75°。FTIR 表征采用中红外光谱仪，KBr 压片，扫描范围400 ～4 000 cm－1。 1.4 氨氮吸附性能测试
准确称取一定量的样品于碘量瓶中，加入一定浓度的NH4Cl 模拟溶液，在恒温振荡器中以200 r/min 的振荡频率下吸附一定时间后，在1 500 r/min的频率下离心分离，移取一定体积的上层清液，吸附前后的氨氮浓度采用纳氏试剂分光光度法进行测定［8-9］，并通过吸附量来评价催化剂的吸附性能。按下式计算吸附量:
式中 Qe——平衡吸附量，mg/g; V——溶液体积，mL; C0——初始浓度，mg/L; Ce——平衡浓度，mg/L; m——吸附剂质量，g。
2 结果与讨论
2.1 样品表征
2.1.1 XRD 图1 为未改性4A 分子筛(a)、CTAB改性4A 分子筛(b)和LAS 改性4A 分子筛(c)样品的XRD 谱图。
表面活性剂改性的4A分子筛对氨氮的吸附行为
