五氯苯酚(pentachlorophenol，PCP)及其鈉鹽作為殺蟲劑?除草劑?防腐劑等曾被廣泛使用[1]。這些有機物生物富集能力強，且具有很強的致癌?致畸?致突變性[2]。由于PCP使用后往往排入江河?海洋等天然水體，因而對水環(huán)境具有很大的影響。有效地將其從水中去除是亟待解決的環(huán)境問題。
吸附法具有成本低?效率高?簡單易操作等優(yōu)點，被認為優(yōu)于其他的廢水處理技術(shù)。與普通吸附劑相比，納米吸附材料具有高的比表面積和表面原子，因而顯示出較強的吸附特性[3，4]，但納米吸附劑存在一些不足，如難沉降?不易回收等使其在污水處理中的應用具有局限性。
近年來，磁性納米材料作為吸附劑應用于污水 處理，具有周期短?成本低?易操作且外磁場作用下可快速分離，開始引起研究者高度重視[5-7]。
但是很多研究主要側(cè)重于磁性材料和其他材料的復合吸附劑來處理污染物[8-10]。如，陳海峰等[11]將鐵氧體負載在碳納米管上吸附處理了水中的亞甲基藍;胡淑婉等[12]報道了磁性碳納米管對甲基橙的吸附性能。
這些復合磁性吸附劑，一方面制備工藝復雜?成本高;另一方面是吸附速度慢等不足。需不斷研制出吸附性能高，容易回收的磁性吸附劑。
目前只有少數(shù)研究人員開始將Fe3O[13]4 和鐵氧體CoFe2O[14]4 作為吸附劑直接用于污水處理。
本文利用溶劑熱法制備非晶態(tài)Co1-xNixFe2O4納米吸附劑，直接吸附處理水中難降解有機污染物PCP，探究吸附性能和微結(jié)構(gòu)特性對吸附的影響。
1 材料與方法
1.1 實驗試劑
五氯苯酚(C6HCl5O，化學純)，硝酸鐵(Fe(NO3)3· 9H2O，分析純)，硝酸鈷(Co(NO3)2·6H2O，分析純)，硝酸鎳(Ni(NO3)2· 6H2O，分析純)，聚乙二醇(化學純)，乙二醇(分析純)，無水乙酸鈉(分析純)。
1.2 Co1-xNixFe2O4 的制備
首先將一定質(zhì)量的硝酸鎳?硝酸鈷?硝酸鐵放入三口燒瓶中，然后依次加入乙二醇(98%)?無水乙酸鈉?聚乙二醇，在磁力攪拌器上攪拌45min使其完全溶解，最后倒入反應釜中，升溫至180℃，反應12h。反應結(jié)束后，冷卻，洗滌，在40℃下真空干燥，即得Co1-xNixFe2O4 納米吸附劑。
1.3 吸附實驗
將制備好的Co1-xNixFe2O4 置于真空烘箱中烘干至恒重，準確取0.05g的吸附劑于碘量瓶中，加入30mL濃度為50mg/L的PCP溶液，在恒溫振蕩器中(25℃，180r/min)振蕩，過濾，測定殘留PCP的濃度。
1.4 分析方法
材料表征:用透射電子顯微鏡(TEM，HT7700，日本日立)表征Co1-xNixFe2O4 的形貌;X-射線衍射(XRD，德國布魯克AXS有限公司)分析樣品的晶相;用比表面積-孔徑分析儀(BET，Autosorb-iQ-MP-VP，美國Quantachrome儀器公司))測定比表面積;振動樣品磁強計(VSM，美國LDJ公司)定量測定磁力大小。
PCP濃度測定:配制濃度為1.0?5.0?10?20?30和50mg/L的PCP溶液，波長為320nm下，用紫外-可見分光光度計(UV-VIS)測定吸光度。結(jié)果如圖1所示，在此濃度范圍內(nèi)吸光度A與PCP濃度呈良好的線性關(guān)系。水中PCP的濃度根據(jù)標準曲線計算。
2 結(jié)果與分析
2.1 Co0.5Ni0.5Fe2O4 的表征
圖2為新制備的Co0.5Ni0.5Fe2O4 的TEM。從圖中可以看出，納米顆粒呈絮狀，且易于團聚。這是由于磁性的納米顆粒受磁力?顆粒間的靜電力等共同作用的結(jié)果。圖中可知，大多數(shù)顆粒直徑在50nm以內(nèi)。
? 圖3為Co0.5Ni0.5Fe2O4 的磁滯回線圖，由圖可知，Co0.5Ni0.5Fe2O4 表現(xiàn)出軟磁性，飽和磁化強度為10.4emu/g。從圖3的未加磁場(左)和加磁場(右)圖中可知，外加磁場存在下可實現(xiàn)吸附劑的有效回收。
? 2.2 Co0.5Ni0.5Fe2O4 對PCP的吸附動力學
取0.05g吸附劑放入碘量瓶中，加入30mL濃度為50mg/L的PCP的溶液，于恒溫振蕩器中(25℃，180r/min)振蕩，隔一定時間內(nèi)測其吸光度，每個點重復3次。吸附量(G)隨時間的變化如圖4所示。從圖中可以看出，在吸附的初始階段，Co0.5Ni0.5Fe2O4 對水中PCP的吸附比較迅速，20min后開始趨于穩(wěn)定，60min時達到平衡。由于在吸附初期基本上呈線性，吸附平衡后，吸附量基本保持不變，所以吸附動力學應符合Langergren方程。具體參見污水技術(shù)資料更多相關(guān)技術(shù)文檔。
? tGt= 1k2G2e+ 1Get (1)式中:Gt為t時吸附量，mg/g;Ge為吸附平衡時的飽和吸附量，mg/g;k2 為吸附速率常數(shù)，min-1。以t/Gt對時間擬合結(jié)果如圖5所示。結(jié)果表明，平衡吸附量Ge 為27.87 mg/g，k2 為0.08 min-1，R2 為0.99，吸附性能良好。?
