PPy/MoS2复合材料的制备及其对水中Cr(Ⅵ)的吸附研究

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Cr(Ⅵ)因具有高毒性、不可生物降解性以及持久性而备受关注。因此,工业废水中高毒性铬的排放是环境治理领域的主要问题之一。聚吡咯(PPy)具有热稳定性高、成本低、无毒等特点,且分子中含有大量的亚氨基,具有一定的氧化还原性,对Cr(Ⅵ)具有良好的吸附能力,在环境治理领域有着广泛的应用。但由于聚吡咯分子链之间强π-π键之间的作用力,单一的聚吡咯颗粒易团聚,导致其比表面积降低、吸附活性位点减少、表面官能团有限,使得PPy对Cr(Ⅵ)的吸附能力和应用范围存在局限性。二硫化钼(Mo S2)是一种典型的二维过渡金属无机材料,具有特殊的“三明治”式的化学结构。由于其化学性能稳定、成本低,在吸附领域有很大的应用前景。因此,将PPy负载于Mo S2上提高其分散性,借助Mo S2的协同作用来增强PPy对Cr(Ⅵ)的去除效果是一种有效的办法。本研究以聚吡咯为主体、二硫化钼为载体,通过简单的原位氧化聚合技术制备了聚吡咯负载二硫化钼有机-无机杂化材料(PPy/Mo S2),它被用作一种新型的吸附剂去除六价铬Cr(Ⅵ)。结果表明,材料对Cr(Ⅵ)的吸附高度依赖p H,在p H=2时去除效果达到最佳。同时,PPy与PPy/Mo S2对Cr(Ⅵ)的吸附符合伪二级动力学模型和Langmuir等温线模型。与PPy相比,PPy/Mo S2对Cr(Ⅵ)表现出更好的吸附能力,因为它具有更好的分散性和更多的表面活性位点。在298 K下,PPy/Mo S2对Cr(Ⅵ)的最大吸附能力为257.73 mg/g,明显高于PPy(151.29 mg/g)。共存离子如K+、Na+、Ca2+、Mg2+、NO3-、Cl-和SO42-对Cr(Ⅵ)的去除没有显著影响,而H2PO4-的影响最大。机理研究表明PPy/Mo S2对Cr(Ⅵ)的去除机理包括离子交换、静电吸引、化学还原以及表面鳌合。此外,PPy/Mo S2能够循环使用三次而没有显著降低其对Cr(Ⅵ)的去除能力。这项工作表明PPy/Mo S2是一种有前景的去除污染水体中的Cr(Ⅵ)吸附剂。
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