研究论文
贾荫楠,杨明庆,田华,贺军辉,冯利利.碘化阶层孔氧化硅纳米球对水中典型有机氯污染物的吸附性能研究[J].环境科学学报,2020,40(3):976-985
碘化阶层孔氧化硅纳米球对水中典型有机氯污染物的吸附性能研究
- Highly efficient removal of organochlorine pollutants from aqueous solution by hierarchically porous silica nanospheres functionalized with iodine
- 基金项目：国家重点研发计划项目（No.2017YFA0207102）；国家自然科学基金资助项目（No.21271177，21607158，21571182）；中国科学院光化学转换与功能材料重点实验室
- 作者
- 单位
- 贾荫楠
- 1. 中国科学院理化技术研究所, 中国科学院光化学转换与功能材料重点实验室, 微纳材料与技术研究中心, 功能纳米材料实验室, 北京 100190;2. 中国矿业大学(北京), 化学与环境工程学院, 北京 100083
- 杨明庆
- 北京信息科技大学, 仪器科学与光电工程学院, 北京 100192
- 田华
- 中国科学院理化技术研究所, 中国科学院光化学转换与功能材料重点实验室, 微纳材料与技术研究中心, 功能纳米材料实验室, 北京 100190
- 贺军辉
- 中国科学院理化技术研究所, 中国科学院光化学转换与功能材料重点实验室, 微纳材料与技术研究中心, 功能纳米材料实验室, 北京 100190
- 冯利利
- 中国矿业大学(北京), 化学与环境工程学院, 北京 100083
- 摘要：采用共缩聚法，成功地原位合成了碘改性的阶层多孔氧化硅纳米球（SiO2-I），研究了其基于卤键作用对典型有机氯污染物六六六的吸附性能，并考察了改性剂I-硅烷含量和pH值对吸附效果的影响.实验结果表明，该纳米材料对六六六表现出优异的吸附富集性能，吸附速率快，60 min内对六六六的去除率为71.6%，240 min内达到吸附平衡，去除率可达98.3%，最大吸附量为178.6 mg·g-1；吸附动力学符合拟二级动力学模型；碘物种的加入提高了阶层多孔氧化硅的吸附速率和吸附效率.另外，为了便于纳米吸附材料的分离，本研究对SiO2-I纳米球进行了磁性化.研究发现，磁性化修饰后，SiO2-I纳米材料仍然保留对六六六优异的吸附富集性能，240 min时的吸附去除率达90.3%.
- Abstract：In this study, hierarchically porous iodine-functionalized silica nanospheres(SiO2-I)were successfully synthesized by an in-situ copolycondensation method, and served as adsorbent materials for the removal of hexachlorocyclohexane(HCH)from aqueous solution. Effects of I-silane content and pH on the removal efficiency were investigated. The experimental results indicate the superior efficiency of SiO2-I for highly efficient and rapid removal of HCH. The adsorption is rapid, showing 71.6% removal of HCH in 1 h, and 98.3% removal in 8 h. The maximum adsorption capacity was calculated to be 178.6 mg·g-1. The adsorption process fits well with the pseudo-second-order kinetic model. It has been confirmed that the introduction of iodine species led to the enhanced adsorption performance of porous silica nanospheres towards HCH. In addition, magnetic SiO2-I composites(Fe3O4@SiO2-I)were also synthesized for the convenient separation of adsorbents from aqueous solution. The adsorption experiments demonstrated the excellent adsorption performance of Fe3O4@SiO2-I for HCH uptake, 90.3% of HCH could be captured in 4 h. More importantly, these Fe3O4@SiO2-I composites could be rapidly separated and collected using magnet.
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