邻苯二酚与水杨酸在针铁矿固—液微界面的吸附机理研究

• 作 者: 杨艳丽
• 机 构: 中国科学院大学
• 出 处: 中国科学院大学
• 发表日期: 2013年期
• 关键词: 表面络合 吸附动力学 红外光谱 二维相关光谱 吸附机理 邻苯二酚 水杨酸

低分子量含羟基及羧基的芳香族化合物广泛存在于地表环境中，是天然有机质的重要组成部分。这类环境有机小分子结构简单，常被视为模型分子用以研究其与天然矿物的界面吸附机理。此外，自然界是复杂的多组分多相体系，研究竞争因素对有机小分子吸附行为的影响具有重要的环境意义。　　
本研究使用多重互补手段，如水化学实验、红外光谱、二维相关光谱与理论化学计算等，考察了邻苯二酚和水杨酸在针铁矿固-液界面上的吸附机理。深入研究环境有机小分子与针铁矿在分子水平上的作用机制，尤其是邻苯二酚与水杨酸间的竞争吸附机理，有助于理解天然有机质在环境中的迁移行为。　　
水化学实验结果表明，邻苯二酚与针铁矿间的作用机制为内层吸附，其吸附量随着pH值的升高而增大，且不受背景离子强度的影响。在微观层面上，邻苯二酚以单齿单核与双齿双核结构共存的形式吸附在针铁矿表面。此外，碱性条件可以导致其单齿构型向双齿构型的转化。　　
对水杨酸而言，静电作用对其吸附行为有较为显著的影响，提高pH及离子强度均能降低其吸附容量。在分子水平上，红外光谱分析则证明了水杨酸在针铁矿固-液界面上以内、外层吸附结构共存。在pH5～9的范围内，水杨酸的内层吸附构型为单齿单核结构。较高的水杨酸浓度及较低的背景离子强度均有利于形成静电作用形式的外层吸附结构。　　
与水杨酸等浓度竞争时，邻苯二酚呈现出了较强的吸附能力。红外光谱结果显示，邻苯二酚以单齿单核和双齿双核结构，水杨酸以单齿单核结构共存于竞争体系中。在中性及碱性条件下，邻苯二酚可以取代针铁矿固-液界面上部分吸附态的水杨酸。相应地，水杨酸的竞争作用提高了邻苯二酚总吸附量中双齿双核结构的相对含量，并可以抑制其单齿构型向双齿构型的转化。