MOF(Ni)-74对废水中偶氮染料刚果红的吸附性能研究
娄杰a,b，付秋平*c，余磊a,b，严伟c，黄伟江c，王琪c
（贵阳学院 a.教学设备及实验管理中心，b.贵州生态环境中优势农产品残留农药降解关键技术研究重点实验室，c.化学与材料工程学院，贵州 贵阳 550005）
以2,5-二羟基对苯二甲酸为有机配体、Ni(Ⅱ)为中心金属，采用溶剂热法合成了金属有机骨架材料MOF(Ni)-74，通过XRD和FT-IR对其结构进行了表征。用MOF(Ni)-74吸附偶氮染料刚果红，考察了溶液初始浓度和接触时间、吸附剂投加量、pH值、Na+浓度及温度对吸附的影响，并对其等温吸附过程、吸附动力学和吸附热力学进行了研究。实验结果表明，随着刚果红初始浓度增大，MOF(Ni)-74的吸附量增大；吸附剂投加量增大，去除率提高，吸附量减小；Na+浓度增大，吸附量减少。等温吸附模型更符合Freundlich方程，动力学更符合双常数模型。热力学参数∆G < 0、∆H > 0、∆S > 0，表明MOF(Ni)-74对刚果红的吸附是自发的、吸热的过程。
染料是众多有机污染物中的一类，其应用于纺织、皮革、化妆品、造纸、印刷、制药、食品等许多行业。如在未经任何预先处理的情况下，将广泛使用的染料排放出去，由于其毒性，通常会造成严重的环境污染问题，还会对人体健康造成危害。因此非常有必要在排放之前采取有效方法将其去除。目前，处理有机染料废水的有效方法主要有吸附法、混凝法、光降解法、膜过滤法等。其中，吸附法因其操作简单、成本低、效率高而成为最有前景的技术之一。金属有机骨架材料（Metal organic frameworks, MOFs）是一种由无机金属阳离子与有机配体杂化形成的多孔材料，因其本身多孔结构和性质及其孔隙率可调、吸附容量大等特点，使其区别于其他材料而在吸附领域引起了广大关注。1 实验部分
1.1 主要仪器与试剂
1.2 表征手段
1.3 MOF(Ni)-74的制备
1.4 刚果红的吸附
为了探究MOF(Ni)-74对刚果红的吸附性能，称取10 mg MOF(Ni)-74吸附剂，加入到50 mL一定初始浓度、一定pH的刚果红溶液中，在30 ℃的恒温振荡器中进行振荡吸附实验。2 结果与讨论
2.1 MOF(Ni)-74的XRD、FT-IR和SEM表征
图1为本文合成的MOF(Ni)-74的XRD图谱。图2为MOF(Ni)-74吸附刚果红前后的FT-IR图谱。图3为MOF(Ni)-74在不同倍率下的SEM图。2.2 刚果红初始浓度和接触时间对吸附性能的影响
称取10 mg吸附剂MOF(Ni)-74，加入到50 mL浓度分别为5、10、20、40、60 、80 mg/L的刚果红溶液中进行震荡。然后分别间隔30、60、120、240、480、960 min测上清液的吸光度，研究吸附时间和刚果红初始浓度对MOF(Ni)-74吸附刚果红效果的影响，结果见图4。2.3 投加量对吸附性能的影响
向初始浓度为60 mg/L刚果红溶液中加入不同质量的吸附剂MOF(Ni)-74，研究MOF(Ni)-74用量对吸附效果的影响。图5为吸附剂 MOF(Ni)-74用量对刚果红吸附量和去除率的影响。2.4 pH对吸附性能的影响
取50 mL（60 mg/L）刚果红溶液，采用0.1 mol/L NaOH溶液和0.1 mol/L HCl溶液调节刚果红溶液至pH 3~11，MOF(Ni)-74吸附剂的投加量为10 mg，在30 ℃恒温振荡480 min，考察溶液pH对MOF(Ni)-74吸附刚果红效果的影响，结果如图6所示。2.5 Na+浓度对吸附性能的影响
工业废水以及生活污水水体环境混乱复杂，组分多。脱除废水中相应污染物难免会受到其他类污染物分子的影响，其中包括一些无机盐及其相应的离子，如Na+就为常见的离子，本文选取钠离子作为研究对象。往50 mL（60 mg/L）刚果红溶液中加入不同质量的NaCl，研究Na+浓度对吸附性能的影响，结果见图7。2.6 吸附等温线
吸附等温线可以在一定温度条件下，描述吸附剂与吸附质之间的相互作用。分别采用Langmuir、Freundlich和Temkin等温吸附模型对刚果红吸附实验数据进行拟合。2.7 吸附动力学
采用了拟一级动力学、颗粒内扩散和双常数3种动力学方程对刚果红的吸附动力学特性进行了研究。2.8 吸附热力学
在温度303.15、313.15、323.15 K条件下，MOF(Ni)-74对刚果红进行吸附。3 结论
本文采用溶剂热法成功制备了MOF(Ni)-74，并将其作为吸附剂去除偶氮染料刚果红。实验表明，MOF(Ni)-74的吸附量随着刚果红初始浓度的增加而增加，在480 min内达到吸附平衡；pH对吸附效果有很大的影响，pH ≤ 7，吸附量随着pH的升高而升高；pH > 7，吸附量逐渐降低；随着Na+浓度的增加，吸附量减少。MOF(Ni)-74吸附刚果红的动力学符合双常数动力学模型，等温线符合Freundlich模型，说明反应是一个复杂的动力学过程，对刚果红的吸附发生在非均质表面上的多层吸附；热力学参数表明，MOF(Ni)-74对刚果红的吸附是一个自发的、吸热的过程。上述结果表明，MOF(Ni)-74可有效去除废水中的偶氮染料刚果红，是一种很有应用前景的刚果红类有机染料吸附剂。
引用本文：娄杰，付秋平，余磊，等. MOF(Ni)-74对废水中偶氮染料刚果红的吸附性能研究[J].化学试剂, 2021, 43(11): 1466-1472.
