多環(huán)芳烴是環(huán)境中一類典型的持久性有機(jī)物污染物,因其具有極強(qiáng)的致畸、致癌和致突變效應(yīng),?美國(guó)國(guó)家環(huán)境保護(hù)署、聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署和我國(guó)國(guó)家環(huán)境保護(hù)部等機(jī)構(gòu)已將多種?PAHs列入優(yōu)先控制的有毒有機(jī)污染物黑名單。PAHs可以通過(guò)有機(jī)物不完全燃燒、廢水排放及石油泄漏等多種途徑進(jìn)入環(huán)境,還可以通過(guò)食物鏈危害人類健康。近年來(lái)隨著工農(nóng)業(yè)的迅猛發(fā)展,我國(guó)水環(huán)境的?PAHs?污染日趨嚴(yán)重。因此,有效降低水和廢水中PAHs的含量對(duì)我國(guó)水環(huán)境的污染防治具有重要的意義。目前,國(guó)內(nèi)外去除水中PAHs的常用方法包括生物降解法、高級(jí)氧化法和吸附法等。其中,吸附法具有操作簡(jiǎn)單、效率高、以及成本低等優(yōu)點(diǎn),?是一種近年來(lái)備受研究人員關(guān)注的水中多環(huán)芳烴去除方法。
天然沸石是呈骨架狀結(jié)構(gòu)的鋁硅酸鹽晶體,容易獲得,具有較強(qiáng)的陽(yáng)離子交換性能,當(dāng)前利用天然沸石的陽(yáng)離子交換能力去除水中的銨、重金屬陽(yáng)離子和陽(yáng)離子染料等陽(yáng)離子污染物已經(jīng)引起研究人員的廣泛關(guān)注,采用溴化十六烷基吡啶、十六烷基三甲基溴化銨等陽(yáng)離子表面活性劑對(duì)天然沸石的外表面進(jìn)行改性,可以顯著提高沸石對(duì)水中陰離子污染物和疏水性有機(jī)污染物的吸附能力。陽(yáng)離子表面活性劑改性沸石被認(rèn)為是一種可以同時(shí)去除水中陽(yáng)離子污染物、陰離子污染物和疏水性有機(jī)污染物等不同類型污染物的吸附劑,預(yù)計(jì)應(yīng)用前景廣闊。
沸石的孔徑尺寸通常小于陽(yáng)離子表面活性劑的分子大小,因此采用陽(yáng)離子表面活性劑溶液對(duì)沸石進(jìn)行改性時(shí)陽(yáng)離子表面活性劑僅被負(fù)載到沸石的外表面。陽(yáng)離子表面活性劑主要是通過(guò)陽(yáng)離子交換作用和疏水作用負(fù)載到沸石表面。當(dāng)溶液中陽(yáng)離子表面活性劑的濃度低于臨界膠團(tuán)濃度時(shí),?陽(yáng)離子表面活性劑主要通過(guò)陽(yáng)離子交換和靜電吸引作用以單分子層形被負(fù)載到沸石的外表面;?當(dāng)溶液中陽(yáng)離子表面活性劑的濃度高于?CMC?且存在足夠的表面活性劑量時(shí),陽(yáng)離子表面活性劑主要通過(guò)靜電吸引作用和疏水作用以雙分子層形式被負(fù)載到沸石的外表面。
在實(shí)驗(yàn)中,SMZ1 中陽(yáng)離子表面活性劑主要通過(guò)靜電吸引作用而非疏水作用被固定到沸石表面上,這進(jìn)一步證實(shí)了SMZ1中陽(yáng)離子表面活性劑主要以單分子層形式存在。對(duì)于SMZ2 的微商熱重曲線,200-300℃ 之間和393℃處均出現(xiàn)了明顯的峰,這說(shuō)明SMZ2中部分陽(yáng)離子表面活性劑通過(guò)靜電吸引作用被固定到沸石表面上,另一部分陽(yáng)離子表面活性劑通過(guò)疏水作用被固定到沸石表面的陽(yáng)離子表面活性劑單分子層上,即?SMZ2中存在陽(yáng)離子表面活性劑雙分子層。
當(dāng)負(fù)載了單分子層的CP +陽(yáng)離子后,沸石的表面由親水性變?yōu)槭杷浴MZ1?對(duì)水中菲去除主要依靠?SMZ1?表面的疏水性基團(tuán)與疏水性分子菲之間的特殊吸引力,即疏水作用。對(duì)于SMZ2,CP +陽(yáng)離子以雙分子層形式負(fù)載于天然沸石的表面上,第一層CP +?陽(yáng)離子的親水性頭端通過(guò)靜電吸引作用被固定到沸石的帶負(fù)電骨架上,第二層CP +?陽(yáng)離子的疏水性尾端通過(guò)疏水作用被固定到第一層的CP +陽(yáng)離子上, 第二層CP +陽(yáng)離子的親水性頭端朝向溶液。當(dāng)負(fù)載了雙分子層?CP +?陽(yáng)離子后,沸石表面的電荷由負(fù)變?yōu)檎MZ2?吸附水中菲的
主要機(jī)制是疏水性菲溶解進(jìn)入沸石表面的有機(jī)相中,即有機(jī)相分配作用。