多壁碳纳米管对稀土元素的吸附性能.pdf

《多壁碳纳米管对稀土元素的吸附性能.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第27卷第8期应用化学V01．27No．82010年8月CHINESEJ0URNALOFAPPUEDCHEMISTRYAug．2010多壁碳纳米管对稀土元素的吸附性能佟珊珊石云峰吕学举宋乃忠刘威贾琼周伟红(吉林大学化学学院长春130022)摘要研究了改性多壁碳纳米管(MWCNTs)对稀土元素的吸附。采用硝酸、次氯酸钠、过氧化氢、高锰酸钾4种方法对MWCNTs进行改性，考察了改性MWCNTs对稀土元素的吸附能力。采用紫外-可见分光光度法测定稀土元素的浓度，比较了未处理和不同方法处理的MWCNTs对稀土元素的吸附能力。实验结果表明

2、，NaCIO改性的MWCNTs对稀土元素的吸附能力最强。以稀土元素钐(Sm)、钆(Gd)、镱(Yb)为代表，详细研究了NaCIO改性MWCNTs对稀土元素的吸附性能。考察了溶液pH值、离子强度、吸附剂用量、温度等因素对吸附性能的影响。当溶液pH值在2—7范围内，NaC10改性的MWCNTs对Sm、Gd、Yb的吸附随pH值增大而增强。当离子强度和MWCNTs的用量增大时，对稀土元素的吸附能力降低。3种元素在NaCIO改性的MWCNTs上的吸附均为放热过程，其反应焓变AH分别为一6．44、一5．63和一8．31kJ／tool。吸附

3、等温线符合Langmuir和Freundlich等温吸附方程。关键词多壁碳纳米管，改性，稀土元素，吸附中图分类号：0647．3文献标识码：A文章编号：1000-0518(2010)08-094-06D0I：10．3724／SP．J．1095．2010．90755由于具备独特的化学、物理性质，稀土元素(RE)及其化合物在工农业生产各方面得到了广泛的应用。但是，进入环境的RE也急剧增加，对人体健康的影响受到了人们的关注。因此，建立RE准确、灵敏的测定方法十分必要¨。但由于稀土元素的含量低、干扰严重，在进行分析时往往须先进行预分离。

4、常用的分离方法有溶剂萃取、吸附、沉淀分离、膜分离等，其中，吸附法因其材料便宜易得、成本低、分离效果好而受到广泛关注。到目前为止，已报道了多种吸附剂，而且还不断有新的改进吸附剂被报道。刮。作为一种新型的吸附材料，碳纳米管具有热稳定性和化学稳定性高、比表面积大、吸附容量大的优点。而且，通过对吸附金属的解吸附可以对碳纳米管进行重复利用。已有相当多的文献报道了碳纳米管用于金属元素的吸附_24]，如Au_l3j、cd[。，'、co、Cr『9II、Cu。，。，引、Fe[17]、Mn¨、Ni[J，捕]、Pb【9_m’幢’]、zn【8_m驯等

5、过渡金属元素及放射性元素控的吸附。Chen等研究了单壁碳纳米管对RE的吸附，并用于对水样中痕量RE的分析，取得了满意的效果。Fan等用碳纳米管对腐殖酸和Eu进行吸附，研究了pH值和离子强度对吸附性能的影响。Liang等考察了碳纳米管用作柱填充材料吸附RE时各种操作条件的影响，并将方法用于湖水中RE的分析。除此之外，未见其它关于碳纳米管吸附RE的报道。根据管壁上碳原子层数的不同分为单壁碳纳米管(SWCNTs)和多壁碳纳米管(MWCNTs)，其中，MWCNTs通常存在较多的结晶碳杂质和严重的缠绕团聚现象，影响碳纳米管的应用，必须对

6、其进行纯化和切割。不同方法处理碳纳米管会对碳纳米管的结构和表面性质产生影响，进而会影响碳纳米管的吸附性能。本文采用4种方法对MWCNTs进行了处理，利用静态法研究了不同方法处理的碳纳米管对RE的吸附性能，以中重稀土Sm、Gd、Yb为例’。，考察了实验条件如溶液pH值、离子强度、RE浓度、MWCNTs用量和温度等因素对MWCNTs吸附性能的影响，并给出了吸附模型。2009．1】一l3收稿，2010-03-05修回吉林大学基本科研业务费资助项目(2008年)通讯联系人：贾琼，女，副教授；E—mail：jiaqiong@jh．edu

7、．cn；研究方向：分离预富集技术第8期佟珊珊等：多壁碳纳米管对稀土元素的吸附性能1实验部分1．1仪器和试剂Cintra一10e型紫外一可见分光光度计(澳大利亚GBC公司)；pHS-3C型酸度计(上海雷磁仪器厂)，THZ—C型恒温振荡器(华北实验仪器有限公司)；Milli—QSP型纯水系统(美国Millipore公司)。稀土氧化物Sm2O(99．99％)、Gd2O3(99．995％)和Yb2O(99．999％)均购于中国科学院长春应用化学研究所)，稀土储备溶液(0．1mol／L)均用6mol／LHNO溶解，赶酸，再经蒸馏水稀释，

8、浓度的标定以二甲酚橙为指示剂，在pH=5．5条件下用EDTA标准溶液滴定；用NaNO，调节离子强度，HNO，和NaOH调节溶液pH值。MWCNTs(纯度>95％，中国科学院成都有机化学研究所提供，采用催化裂解甲烷法制备)。其它试剂均为分析纯。1．2实验方法1．2．1表面改性方