多環芳烴是環境中一類典型的持久性有機物污染物,因其具有極強的致畸、致癌和致突變效應,美國國家環境保護署、聯合國環境規劃署和我國國家環境保護部等機構已將多種?PAHs?列入優先控制的有毒有機污染物黑名單。PAHs?可以通過有機物不完全燃燒、廢水排放及石油泄漏等多種途徑進入環境,還可以通過食物鏈危害人類健康。近年來隨著工農業的迅猛發展,我國水環境的?PAHs?污染日趨嚴重。因此,有效降低水和廢水中?PAHs?的含量對我國水環境的污染防治具有重要的意義。目前,國內外去除水中PAHs?的常用方法包括生物降解法、高級氧化法和吸附法等。其中,吸附法具有操作簡單、效率高、以及成本低等優點,是一種近年來備受研究人員關注的水中多環芳烴去除方法。
天然沸石是呈骨架狀結構的鋁硅酸鹽晶體,容易獲得且價格低廉,具備較高的陽離子交換性能。利用天然沸石的陽離子交換能力去除水中的銨、重金屬陽離子和陽離子染料等陽離子污染物已經引起研究人員的廣泛關注,而天然沸石對水中陰離子污染物和疏水性有機污染物的吸附去除能力較差。
采用溴化十六烷基吡啶、十六烷基三甲基溴化銨等陽離子表面活性劑對天然沸石的外表面進行改性,可以顯著提高沸石對水中陰離子污染物和疏水性有機污染物的吸附能力。陽離子表面活性劑改性沸石被認為是一種可以同時去除水中陽離子污染物、陰離子污染物和疏水性有機污染物等不同類型污染物的吸附劑,預計應用前景廣闊。
沸石的孔徑尺寸通常小于陽離子表面活性劑的分子大小,因此采用陽離子表面活性劑溶液對沸石進行改性時陽離子表面活性劑僅被負載到沸石的外表面。陽離子表面活性劑主要是通過陽離子交換作用和疏水作用負載到沸石表面。當溶液中陽離子表面活性劑的濃度低于臨界膠團濃度時,陽離子表面活性劑主要通過陽離子交換和靜電吸引作用以單分子層形式被負載到沸石的外表面;?當溶液中陽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,陽離子表面活性劑主要通過靜電吸引作用和疏水作用以雙分子層形式被負載到沸石的外表面。
SMZ1 中陽離子表面活性劑主要以單分子層形式存在。對于SMZ2的微商熱重曲線,200 -300℃之間和393℃處均出現了明顯的峰,這說明 SMZ2 中部分陽離子表面活性劑通過靜電吸引作用被固定到沸石表面上,另一部分陽離子表面活性劑通過疏水作用被固定到沸石表面的陽離子表面活性劑單分子層上,即 SMZ2中存在陽離子表面活性劑雙分子層。
通過實驗可知,CPB?改性沸石對水中菲的去除率隨吸附劑投加量的增加而增加,而?CPB?改性沸石對水中菲的單位吸附量隨吸附劑投加量的增加而降低。CPB?改性沸石對水中菲的吸附動力學過程滿足準二級動力學模型。CPB?改性沸石對水中菲的吸附平衡數據可以采用線性模型和?Freundlich?模型加以描述。CPB?改性沸石對水中菲的吸附過程是一個自發和放熱的過程。單層?CPB?改性沸石吸附水中菲的機制主要是疏水作用,雙層?CPB?改性沸石吸附水中菲的機制主要是有機相分配作用。當雙層?CPB?改性沸石的CPB負載量為單層CPB改性沸石的CPB負載量的2倍時,前者對水中菲的吸附能力略微強于后者。