获得有机化合物在碳纳米管上保留的热力学参数和吸附等温线的方法

摘要

本发明公开了一种快速获得有机化合物在碳纳米管上保留的热力学参数和吸附等温线的方法。该方法以二甲基甲酰胺作为分散剂制备碳纳米管匀浆液，使用气动恒压泵制备4.6×50mm的碳纳米管色谱柱，填充量为250mg；通过测定不同温度下有机化合物在碳纳米管色谱柱上保留时间，计算有机化合物在碳纳米管上的保留热力学参数。测定不同浓度的有机化合物在碳纳米管上的穿透曲线，拟合Linear和Freundlich吸附等温线，计算Linear和Freundlich吸附平衡常数。基于色谱方法获得碳纳米管上的吸附等温线和保留热力学参数，操作简单，易于固液分离，无需频繁更换色谱柱，减少了材料和药品的消耗。该方法对于评价碳纳米管作为吸附材料在水体污染治理、样品前处理和分析测试等领域的应用潜力具有重要价值。

主权项

1.一种获得有机化合物在碳纳米上的保留热力学参数和吸附等温线的方法，其特征在于包括以下步骤：第一步：制备碳纳米管液相色谱柱，选取4.6×50mm色谱柱，采用高压匀浆法装填，碳纳米管的填充量控制在250mg；使用二甲基甲酰胺为溶剂制备碳纳米管匀浆液，将匀浆液迅速倒入匀浆罐中，然后用顶替液将匀浆罐填满，加盖密封后立即打开气动恒压泵，填充色谱柱，卸下色谱柱，安装筛板和色谱柱接头，标记好色谱柱的进口；将色谱柱接上高效液相色谱，选取乙腈作为置换溶剂，以0.1ml/min的流速平衡色谱柱；最后记录测试样品经重复进样在色谱柱上保留的色谱峰，检验碳纳米管柱分离性能的稳定性；第二步：将上述制备的碳纳米管液相色谱柱接入高效液相色谱，记录液相色谱检测器信号；设置流动相的流速为0.15ml/min，进样量1μL，样品浓度1g/L，测定不同温度下有机化合物在碳纳米管色谱柱中的色谱保留时间，计算保留因子k'；根据方程(1)和方程(2)，计算化合物在碳纳米管色谱柱中的保留热力学参数；ΔG°＝ΔH°-TΔS°   (2)其中，ΔH°和ΔS°分别是溶质在相间迁移的熵变和焓变；ΔG°是吉布斯自由能；T是热力学温度；R是摩尔气体常数；φ是色谱柱中固定相与流动相的体积比；采用高效液相色谱-迎头分析法，获取化合物在不同液相浓度下的穿透曲线，根据方程(3)计算单位体积碳纳米管的饱和吸附量q^*；根据Linear方程(4)和Freundlich方程(5)拟合吸附等温线，计算吸附平衡常数；$q^{*}=\frac{C_e{F}_v(t_{\mathrm{eq}.}-t_h-t_e)}{V_c-F_v{t}_h}---\left(3\right)$其中F_v为流动相的流速；t_eq.为等效面积的时间；t_h为柱内停留时间；t_e为泵到检测器间色谱柱外的死时间；V_c为色谱柱的空柱体积；C_e为液相平衡浓度(g/L)；q^*＝K_LC_e+a   (4)$q^{*}=K_F{C}_e^n---\left(5\right)$其中；K_L和K_F分别为Linear和Freundlich吸附平衡常数；n为Freundlich指数；a为常数。