?啶橙吸附於黏土礦物之吸收與螢光光譜研究

Abstract

本研究分析?啶橙吸附於黏土礦物之可見光吸收與螢光光譜，以瞭解?啶橙初始濃度和吸附量與其分子聚集形態及黏土礦物特性之關係，並獲取可產生強螢光之最佳吸附量，所使用之黏土礦物包含蒙脫石、累托石、伊萊石、高嶺石和禾樂石，半晶胞化學式單位單層負層電荷分別為0 504、0 6、0 84、0 06和0，比表面積為84 34、19 85、19 94、9 47及59 11 m2/g，等溫吸附實驗顯示?啶橙最大吸附量分別為1 141、0 428、0 092、0 067與0 126 mmol/g。 本研究設定?啶橙之低初始濃度為1×10-6、5×10-6、1×10-5、2×10-5、4×10-5、8×10-5和1×10-4 M，四種黏土礦物完全吸附後之吸附量均為0 3、1 5、3 0、6 0、12、24和30 μmol/g，高嶺石吸附量則為0 3、1 5、3 0、5 6、10 2、20和25 μmol/g，即每一種黏土礦物皆具有近乎相同的七種吸附量，可見光吸收與螢光光譜分析使用吸附後之乾燥黏土粉末。等吸附量但不同初始濃度之試驗以1次吸附1×10-4 M與重複吸附20次5×10-6 M?啶橙溶液行之，取得相同的0 03 mmol/g吸附量（高嶺石0 025 mmol/g）。 可見光吸收光譜分析顯示?啶橙吸附於五種黏土礦物可具有單體、雙聚體和H型與J型多聚體吸收峰特徵，吸收度分析顯示單體與雙聚體比例隨吸附量增加逐漸下降，H型與J型多聚體比例則上升。相較於初始濃度?啶橙水溶液，吸附於黏土礦物之?啶橙的單體與雙聚體吸收度明顯較低，H型與J型多聚體則較高，但與各礦物層電荷和比表面積未呈現系統性關聯性或趨勢。 ?啶橙吸附於黏土礦物可呈現波長~545 nm、~613 nm和~580 nm之單體、雙聚體和X螢光峰，在測試濃度範圍內，單體螢光峰強度最顯著，雙聚體與X螢光峰出現於?啶橙初始濃度高於4×10-5 M（? 12 μmol/g吸附量）之黏土礦物樣品。蒙脫石、累托石及伊萊石吸附?啶橙之單體螢光峰強度較等溫吸附之高初始濃度和高吸附量樣品為低，但單體螢光峰強度比例遠較為高。高嶺石和禾樂石之單體螢光峰強度和強度比例均較高吸附量樣品為高，高嶺石獲致單體螢光峰強度比例最高之?啶橙初始濃度為1×10-5–4×10-5 M，強度高於等溫吸附高初始濃度樣品之單體螢光峰強度，禾樂石獲致最高單體螢光峰強度之?啶橙初始濃度為1×10-5–2×10-5 M，強度約為高初始濃度樣品單體螢光峰強度之3–4倍。低初始濃度多次吸附與高初始濃度單次吸附之等吸附量黏土礦物樣品呈現相似之吸收光譜及螢光光譜特性，顯示多次吸附亦會影響分子聚集狀態和光譜性質。 以上結果顯示使用低初始濃度和低載量確可對增加吸附於黏土礦物之?啶橙單體螢光峰的比例，但僅在?啶橙吸附於未具層電荷和具有高比表面積禾樂石之情況，可同時顯著增加單體螢光峰強度，具體取得產生最強螢光之最佳初始濃度。

Date of Award	2018 Feb 9
Original language	Chinese
Supervisor	Wei-Teh Jiang (Supervisor)