酸液改質之奈米碳管對於液相氯苯吸附現象之探討

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2006年7月6日國立中山大學高雄市 Kaohsiung, Taiwan

酸液改質之奈米碳管對於液相氯苯吸附現象之探討

袁菁1 、劉瑋婷2 1 國立高雄大學土木與環境工程系副教授 2_{國立高雄大學土木與環境工程系大學部學生} NSC 94-2815-C-390-009-E

摘要

本研究係探討經酸純化之奈米碳管對於液相中氯苯之吸附行為，並分析以不同操作條件進行酸處理後之奈米碳管的基本性質，且對於最佳吸附劑量實驗、動力實驗及等溫吸附實驗得到之結果加以探討，結果顯示利用3M硝酸以120℃迴流2小時所得純化效果最佳，其比表面積為122.2 m2 /g，較純化前之奈米碳管（75.15 m2 /g）提升約1.5倍，且由SEM及TEM分析結果顯示，經酸液純化處理後，能有效去除表面殘留之催化劑與非晶碳等雜質且開口端孔徑變大，較利於吸附反應之進行。經一系列之批次實驗顯示，吸附平衡時間為12小時，在pH=2.6~11.5範圍，均有極佳且穩定之吸附效能，等溫吸附實驗顯示吸附行為較符合Freundlich等溫吸附方程式，而探討吸附行為所進行之脫附實驗中發現，奈米碳管於低濃度時，脫附回收率可達89.2~91.8%，然於高濃度之脫附率僅46.8~59.2%，且吸附反應之自由能△G介於-4.13~-10.92 kcal/mol，顯示CNT與氯苯之吸附除了表面之物理吸附外可能還有其他化學性吸附存在。另外，熱力學吸附實驗結果顯示，氯苯吸附量隨著溫度增加而增加，而熱力學參數中，此吸附反應之∆H為57.04 kcal/mol，係屬於吸熱反應，因此提高溫度有助於反應發生。綜上而言，奈米碳管對液相中氯苯之去除具有良好的成效，本研究之結果亦可作為後續應用於土壤移除之先驅實驗。關鍵詞：奈米碳管、氯苯、吸附、酸液改質

一、前言

氯苯是有機合成及精細化工中間體的重要化工原料，廣泛應用於醫藥、有機合成、農藥、溶劑、染料、顏料、橡膠助劑等各領域[1]，其用途為塗料的溶劑及乾洗用，亦用於生產苯酚、硝基氯苯、苯胺、二苯醚、甲苯異氰酸酯以及殺蟲劑DDT等。氯苯對人體肺臟、肝臟、皮膚、呼吸系統、神經系統及血液循環等造成危害[2]。目前我國將氯苯列為地下水污染管制項目，對於飲用水水源水質保護區內之管制標準為0.1 mg/L，而非水源水質保護區之管制標準為1.0 mg/L[3]。文獻中針對液相中氯苯污染之處理技術包括UV/H2O2系統[4]、UV-Fenton系統[5]、電聚浮除法[6] 及生物降解[7]等以達到去除效果；然而，上述的技術通常需耗用高能量、大量化學藥品，且所需處理時間較長。而近年來，奈米技術是本世紀先進國家科技發展之重點領域，各國無不卯足全力，投入大量人力與研發經費以掌握或取得技術之領先地位。現今奈米碳管（Carbon Nano-Tube, CNT）已被證實具備許多優異之特質，包含機械特性、電極特性、高度化學及熱穩定性、大量比表面積。因此已被應用於複合材料補強[8]、電場放射[9]、奈米設備[10]、氣體吸附[11]、以及作為觸媒載體[12]。在奈米碳管被發現後，其高比表面積之優異特性，使奈米碳管成為最具優勢之吸附材質，然奈米碳管製備時，碳管表面會含有許多金屬奈米觸媒顆粒及非晶碳（即碳的不定型物），需藉由純化以提高吸附效能，將奈米碳管經H2O2、KMnO4、HNO3、HF等純化處理後，其吸附量將更可提升數倍之多，由於其表面官能基增加，將可提昇吸附量達數倍之多[13-17]。目前奈米碳管應用於液相重金屬之移除為多[15-21]，文獻中利用奈米碳管處理有機污染物之研究仍相當有限[14,22-24]，顯示奈米碳管應用於有機污染物處理，還有很大之研究空間。故本實驗即探討經酸液改質後之奈米碳管對於液相中氯苯之吸附行為，以了解奈米碳管應用於處理地下水中氯苯污染之可行性。

二、實驗材料及方法

2.1實驗材料

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本實驗所使用之奈米碳管為購買之商業多層奈米碳管（ Multi-wall Carbon Nano-tubes, MWCNT），長度約5~15μm、純度達95％以上、含碳量則＜3%、內徑約0.34 nm，且經比表面積儀（型號：SA-3100，COULTER，USA）量測具有122.19 m2 /g之比表面積。

2.2實驗方法

1.奈米碳管純化程序本實驗分別進行不同濃度、反應時間及比例之複合酸處理之探討。首先將定量的奈米碳管分別置入不同濃度、不同比例之酸液（HNO3及HNO3/H2SO4）中分別進行超音波震盪30~120分鐘，再依條件以不同加熱時間進行迴流，待降至室溫後以去離子水洗滌過濾，反覆洗滌至pH達中性後置於烘箱以 105℃烘乾。將純化前後之奈米碳管進行比表面積量測，並利用掃描式電子顯微鏡（SEM，JEOL 6330 TF）及穿透式電子顯微鏡（TEM，CM-200TEM，PHILIPS，Netherlands）對奈米碳管表面特性進行鑑定，以了解碳管經酸處理前後表面結構及形貌之差異。 2.批次實驗本研究係以一系列的批次實驗進行氯苯吸附實驗，首先以5種不同劑量之奈米碳管進行實驗，以找出最佳吸附劑量(實驗條件參見表1-Test A）。接著進行動力實驗，以求得平衡吸附時間(實驗條件參見表1-Test B）。配製濃度為8.0~65.3 mg/L及pH值為2.0～12.5之氯苯溶液，進行等溫吸附實驗(實驗條件參見表1-Test C）。最後進行熱力學吸附實驗(5~35℃)，以探討吸附反應之熱力學行為。茲將氯苯批次實驗條件彙整於表1所示。表1. 氯苯吸附實驗條件彙整表

Test type CNT Conc. (g/L) CB Conc. (mg/L) pH Temp. (℃) Sampling time A CNT quantity test 0.010、0.025、 0.05、0.075、 0.100 20 7.5 25 24 hr B Kinetic adsorption Depend on the result of CNT quantity test 30 2.0 、 2.6 、 4.0 、 5.5 、 7.5 、 9.5 、 11.5、12.5 25 10、20、30 min、 1、2、3、 4、6、 12、18、24 hr C Adsorption isotherm Depend on the result of CNT quantity test 8.0 、 10.4 、 13.5 、 17.6、22.8、29.7、 38.6、50.2、65.3 2.0 、 2.6 、 4.0 、 5.5 、 7.5 、 9.5 、 11.5、12.5 25 Depend on the result Of Kinetic adsorption D Thermodynamic adsorption Depend on the result of CNT quantity test 8.0 、 10.4 、 13.5 、 17.6、22.8、29.7、 38.6、50.2、65.3 5.5 5、15、 25、35 Depend on the result Of Kinetic adsorption

三、結果與討論

3.1 奈米碳管最適純化程序

一般合成之奈米碳管大多含有大量雜質，故需利用純化之程序，以提升其吸附效果。而純化之目的有二：一為去除合成時所產生之金屬奈米觸媒顆粒，二為去除表面之非晶碳 [14]。故本實驗藉由不同之酸液種類、濃度及迴流時間等處理條件對奈米碳管進行純化，並探討奈米碳管改質前後其特性及表面等變化，實驗結果彙整如表2及圖1所示。表2. 奈米碳管經酸液改質後之比表面積變化 Test No. Acid Conc. (M) Temp. (℃) Methode Reaction Time(hr) CNT（g）：Acid（ml） BET （m2 /g） 1 HNO3 1 120 Reflux+ sonication 1 1:200 74.68

2 HNO3 3 120 Reflux+ sonication 1 1:200 113.74

4 HNO3 3 120 Reflux+ sonication 0.5 1:200 81.34

6 HNO3+H2SO4 17.5 80 sonication 2 1:40 80.68

7 HNO3+H2SO4 17.5 80 sonication 2 1:100 78.71

8 HNO3+H2SO4 17.5 80 sonication 2 1:200 82.96 ps. BET of CNT before acid treatment：75.15 m2/g

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2006年7月6日國立中山大學高雄市 Kaohsiung, Taiwan CNT before acid treatment Test 1 Test 2 Test 3

SEM

TEM

CNT before acid treatment Test 4 Test2 Test 5

SEM

TEM

CNT before acid treatment Test 6 Test 7 Test 8

SEM TEM 圖1. 酸液純化後奈米碳管之SEM及TEM圖 1.不同濃度之單一酸處理結果之比較(Test 1~3) 本研究利用不同濃度（1M、3M、6M）之硝酸進行酸處理對奈米碳管結構及特性之影響。由表2 中發現，當硝酸濃度為3M（Test 2）時，其比表面積為113.74 m2 /g較另兩者為高，推測當硝酸為1M （Test 1）時，其濃度不足以將奈米碳管表面之金屬觸媒去除，故其比表面積僅74.68 m2 /g，然當濃度為6M（Test 3）時可能其濃度過量，雖能夠去除雜質，但也將碳管表面結構破壞，故比表面積值亦不高，僅有83.01 m2 /g。而由圖1之TEM圖顯示，利用3M（Test 2）之硝酸進行酸處理後，較不易破壞其結構，雖奈米碳管之管壁較未純化前粗糙，然其可提高比表面積而增加吸附位址，預期亦能提升吸附效率。 2. 不同反應時間之單一酸處理結果之比較(Test 2, 4~5) 本研究係探討不同反應時間（0.5hr、1hr、2hr）對於奈米碳管結構及特性之差異。由表2發現，當迴流時間由0.5小時（Test 4）提升至2小時（Test 5），其比表面積由81.34 m2 /g增加至122.19 m2/g，提升了約1.5倍；而秦氏等人[18]以3M之硝酸，於120℃下迴流3小時，其比表面積由247.6 m2 /g提升至284 1μm 1μm 1μm 1μm 1μm 1μm 1μm 1μm 1μm 1μm 1μm 1μm X20000 X20000 X20000 X20000 X20000 X20000 X20000 X20000 X20000 X20000 X20000 X20000 50nm 50nm 50nm 50nm 50nm 50nm X255000 X255000 X255000 X255000 X255000 _X255000 X255000 X255000 X255000 X255000 X255000 X255000

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2006年7月6日國立中山大學高雄市 Kaohsiung, Taiwan 0 100 200 300 400 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 CNT Concentration (g/L) q ( m g /g ) 0 0 50 100 150 200 0 6 12 18 24 Time (hrs) q ( m g /g ) pH = 2.0 pH = 2.6 pH = 4.0 pH = 5.5 pH = 7.5 pH = 9.5 pH = 11.5 pH = 12.5 0 30 60 90 120 150 180 0 2 4 6 8 10 12 14 pH q ( m g /g ) m2/g，僅增加1.15倍。另外，由圖1之TEM圖中，處理時間為2小時，其管壁受酸所氧化所造成的粗糙表面，應可提供較大之吸附位址。 3. 不同比例之複合酸處理結果之比較(Test 6~8) 本研究採不同比例之複合酸（硝酸及硫酸）進行奈米碳管純化。然由表2之結果顯示，經複合酸純化後（Test 6~8），奈米碳管之比表面積介於80.68~82.96 m2 /g，僅較純化前提升約1.05~1.10倍，且增加酸液比例而比表面積並未提升，其原因可能為複合酸過度破壞奈米碳管結構，且於過濾時硫酸會造成濾膜碳化，而降低純化品質。

3.2最佳吸附劑量實驗(CNT quantity test)

由圖2發現，奈米碳管濃度約為0.05 g/L以達吸附平衡，考量最佳吸附效率且具經濟性，以不致於過份浪費奈米碳管為原則，故選擇以奈米碳管濃度0.05 g/L 作為日後實驗之吸附劑量。

3.3動力吸附實驗(Kinetic adsorption)

動力實驗之目的為了解吸附量隨時間變化的關係，以求得達到吸附平衡所需之時間，作為後續吸附平衡時間之選擇。本實驗將氯苯初始濃度定為30 mg/L，奈米碳管劑量為0.05 g/L（依據最佳吸附劑量實驗），而系統反應之pH值分別定2.0~12.5，溫度為25℃，以了解圖2. 不同奈米碳管濃度對氯苯吸附量之影響不同pH值條件下吸附平衡所需的時間。不同pH值條件下之動力實驗所得之吸附結果，其吸附量與時間之關係如圖3所示。由圖3發現在測試pH範圍下，吸附量隨著時間增加而提昇，於 12 小時之吸附量為 122.0~144.6 mg/g ， 24 小時之吸附量（ 127.3~154.3 mg/g）相近，顯示其於12小時已近達吸附飽和（93% 以上），故選取吸附平衡時間為12小時。將動力吸附之實驗結果中，達平衡吸附時間(12 小時)之吸附量進行作圖(圖4)，可了解吸附量隨pH值變化之影響，結果顯示當溶液pH介於2.6~11.5時，其吸附量差異不大，約在140~160 mg/g，而當pH<2.6或 >11.5時，吸附量明顯降低至約120 mg/g。於pH<2.6或圖3. 不同pH條件下吸附量與時間關係圖 >11.5時，CNT表面將分別產生COOH-及OH-_官能基 [13,14]，由於其表面特性的變化，而改變了CNT表面電荷的分佈狀態且增加表面極性，進而影響氯苯之吸附效能。由以上結果顯示，以奈米碳管進行氯苯吸附之pH值範圍非常具有彈性，適合大多情形之處理，有助實際上之應用。雖不同pH值對於吸附效果之影響並不明顯，但奈米碳管仍具有良好的吸附效果，其原因可能為本實驗所採用之奈米碳管為多層的碳管結構，在層與層之間仍具有吸附位址，故pH值之變化對於吸附效率的影響不顯著[14]。圖4. 不同pH值對吸附量之影響（12小時）

3.4氯苯等溫吸附實驗(Adsorption Isotherm)

等溫吸附實驗結果如圖5所示，可明顯看出奈米碳管對氯苯之吸附量介於25~325 mg/g間，Hamdi et al. [26]利用以火山灰風化的膠狀黏土、水泥及活性碳所組成之地形物質（BET為170 m2/g）對氯苯進行吸附，該研究所所採用之氯苯初始濃度約為本實驗之10倍(50~400 mg/L)，但其吸附量僅為本實驗之 0.05~0.1倍(2.5~17.5 mg/g) [10]，顯示奈米碳管對氯苯之吸附效能較佳；另外，當液相濃度約為20 mg/g

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2006年7月6日國立中山大學高雄市 Kaohsiung, Taiwan 0 50 100 150 200 250 300 350 0 10 20 30 40 50 60 Ce (mg/L) q ( m g /g ) pH = 2.0 pH = 2.6 pH = 4.0 pH = 5.5 pH = 7.5 pH = 9.5 pH = 11.5 pH = 12.5 時，其平衡吸附量可高達約90 mg/g (圖5)，約較Peng et al. [23]之吸附結果(28.7~30.8 mg/g)提升約3倍，顯示本研究建立之純化程序確有助於提升吸附效果。一般常用之單層吸附等溫模式為Freundlich (參見式(1))及Langmuir(參見式(2))方程式，以該二方程式來加以模擬奈米碳管對於氯苯之吸附，其模擬結果如表3所示。 q=K1C n 式(1) 上式中， q ：吸附劑吸附溶質之量（mg/g）; C ：液相平衡吸附量(mg/L)； K1及n ：反應常數 q =

q

_mK2C / (1+K2C) 式(2) 上式中，圖5. 不同pH值及初始濃度吸附平衡圖 q：固相平衡吸附量(mg/g); C ：液相平衡吸附量(mg/L); qm：飽和吸附量(mg/g)；K2：Langmuir方程式之常數

結果顯示，以Freundlich Isotherm 所模擬得出R2_{值約為0.92~0.96較Langmuir Isotherm(0.74~0.85)為}

佳，故CNT對氯苯之吸附行為符合Freundlich 等溫吸附方程式，此與Peng et al.探討奈米碳管吸附1,2-二氯苯[23]及鍾耀磊針對三鹵甲烷之吸附情形等[14]所得到之結果相符，由表3之K值顯示於過酸及過鹼環境下為低，其原因可能為溶液中具有大量氫離子及氫氧離子，會與氯苯競爭吸附位址，而使奈米碳管於高、低pH值環境下之表面吸附位址相對減少，導致奈米碳管對氯苯的吸附效能降低。

表3. CNT吸附氯苯之Freundlich 及Langmuir Isotherm模擬參數

3.5熱力學參數分析

本實驗改變系統溫度(5~35℃)以探討奈米碳管於不同溫度對氯苯吸附量之影響，再利用實驗所得之數據以Freundlich Isotherm模擬(結果於圖6所示)，可得知反應之反應常數值(K)，利用式(3)計算吸附自由能變化(ΔG)，並利用Van， t Hoff方程式(式(4))繪製lnK及1/T之關係圖（如圖7所示）以求得焓變化 (ΔH)後，再以式(5)求出熵變化(ΔS)，探討熱力學參數以了解吸附反應之行為，其結果整理如表4所示。 ΔG0=-RT lnK 式(3) R H -) T 1 ( d lnK d  0  式(4) ΔG0=ΔH0-ΔS0．T 式(5) 上式中， ΔG0：標準狀態自由能 (kcal/mol）；ΔH0 ：標準狀態焓變化 (kcal/mol）； R ：氣體常數（kcal /mol-K）； T ：溫度（K）； ΔS0 ：標準狀態熵變化 (kcal/mol-K） pH 2.0 2.6 4.0 5.5 7.5 9.5 11.5 12.5 Freundlich Isotherm K1 3.21 3.96 5.61 9.22 4.06 6.07 3.34 1.08 n 0.87 0.88 0.98 1.10 0.89 0.93 0.81 0.70 R2 _0.95 _0.95 _0.96 _0.94 _0.95 _0.92 _0.95 _0.92 Langmuir Isotherm K2 0.04 0.04 0.05 0.05 0.07 0.07 0.06 0.04 m q 300 300 270 300 250 270 280 250 R2 _0.84 _0.82 _0.85 _0.84 _0.76 _0.75 _0.80 _0.74

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2006年7月6日國立中山大學高雄市 Kaohsiung, Taiwan y = -3229.3x + 12.591 0 0.5 1 1.5 2 2.5 0.0032 0.0033 0.0034 0.0035 0.0036 0.0037 1/T（K-1） lnK

圖6. 溫度與奈米碳管對氯苯吸附量之關係圖圖7. ln K及1/T之關係圖一般而言，吸附行為依吸附劑與吸附質間之作表4.不同溫度對氯苯吸附之熱力學參數用力之大小及種類，可分為物理吸附及化學吸附。物理吸附反應之△G值範圍約為0~-4.7 kcal/mol，而化學吸附反應之 △G 值範圍約為 -19~-95 kcal/mol[14]，由表4看出，本實驗於四個溫度下之 △G值範圍為-4.13~-10.92 kcal/mol，推測本研究較偏向物理吸附為主。另外，由線性迴歸分析結果得到△H為57.04 kcal/g，故吸附係屬於一吸熱反應，因此提高溫度有助於反應之發生，結果可由圖6所看出。且因△G為負值之狀況下，表示此吸附反應為自發性反應。

3.6吸附機制之探討

本研究為探討奈米碳管之吸附量及吸附行為，利表5. 吸附機制實驗結果(pH=7.5) 用物理之熱處理方法進行吸附後奈米碳管之脫附實驗。吸附行為依鍵結方式可分為物理及化學吸附，物理吸附主要以作用力較小之凡得瓦爾力鍵結，而化學吸附則是吸附劑與吸附質間，因親和力作用產生化學鍵結，鍵結力遠比凡得瓦爾力強。首先將吸附後之奈米碳管放入20 ml之頂空進樣瓶，再加入10 ml之二氯甲烷，利用頂空進樣器進行 20分鐘熱脫附，最後載送入GC進行分析，以求得回收率，以探討吸附行為。由表5得知於低濃度(13.5~29.7 mg/L)之脫附回收率可達89.2~91.8%，然高濃度 (38.6~65.3 mg/L)之脫附回收率僅有46.8~59.2%，顯示CNT與氯苯之吸附除了表面之物理吸附外，可能還存在其他吸附機制（如多層或深入奈米碳管內部產生之吸附作用）。

四、結論

本研究係探討經酸純化之奈米碳管對於液相中氯苯之吸附行為，並分析以不同操作條件進行酸處理後之奈米碳管的基本性質，且對於最佳吸附劑量實驗、動力實驗及等溫吸附實驗得到之結果加以探討，結果顯示利用3M硝酸以120℃迴流2小時所得純化效果最佳，其比表面積為122.19 m2 /g，較純化前之奈米碳管（75.15 m2 /g）提升約1.5倍，且由SEM及TEM分析結果顯示，經酸液純化處理後，能有效去除表面殘留之催化劑與非晶碳等雜質且開口端孔徑變大，較利於吸附反應之進行。經一系列之批次實驗顯示，吸附平衡時間為 12 小時，在 pH=2.6~11.5 範圍，均有極佳吸附效能，而於過酸（pH 值≦2.6）或過鹼（pH 值≧11.5）的情況下，可能因水溶液中 H+ 及 OH -離子濃度增加，與氯苯競爭吸附位址，或奈米碳管表面結構改變而導致奈米碳管對氯苯之吸附量下降情形產生。經等溫吸附實驗顯示吸附行為較符合 Freundlich 等溫吸附方程式，而探討吸附行為所進行之脫附實驗中發現，奈米碳管於低濃度時，脫附回收率可達 89.2~91.8%，然於高濃度之脫附率僅 46.8~59.2%，且吸附反應之自由能△ G 介於-4.13~-10.92 kcal/mol，顯示 CNT 與氯苯之吸附除了表面之物理吸附外可能還有其他化學性吸附。另外，熱力學吸附實驗結果顯示，氯苯吸附量隨著溫度增加而增加，而熱力學參數 Temp. （℃） K （L/mol） R 2 △ G 0 (kcal/mol） △ H0 (kcal/mol) △ S0 (kcal/mol-K) 5 1.9105 0.97 -4.13 57.04 0.222 15 4.1976 0.98 -7.30 57.04 0.223 25 7.9559 0.97 -10.92 57.04 0.228 35 10.469 0.97 -11.16 57.04 0.221 C0 (mg/L) Adsorption Capacity (mg/g) Desorption Capacity (mg/g) Desorption rate (%) 13.5 43.8 40.2 91.8% 17.6 59.2 53.8 90.9% 22.8 87.9 78.4 89.2% 29.7 156.5 140.9 90.0% 38.6 249.5 147.6 59.2% 50.2 298.8 146.5 49.0% 65.3 322.2 150.7 46.8% 0 100 200 300 400 500 0 10 20 30 40 50 60 T=5oC T=15oC T=25oC T=35o_C q (m g /g ) Ce (mg/L)

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2006年7月6日國立中山大學高雄市 Kaohsiung, Taiwan 中，此吸附反應之∆H 為 57.04 kcal/mol，係屬於吸熱反應，因此提高溫度有助於反應發生。綜上而言，奈米碳管對液相中氯苯之去除具有良好的成效，本研究之結果亦可作為後續應用於土壤移除之先驅實驗。

參考文獻

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(8)

Study of adsorption of chlorobenzene in aqueous phase by acid improved carbon

nanotubes

Ching Yuan1, Wei-Ting Liu2

1

Associate professor, Department of Civil and Environmental Engineering, National University of Kaohsiung

2

Undergraduate student, Department of Civil and Environmental Engineering, National University of Kaohsiung

NSC 94-2815-C-390-009-E

This study was aimed to investigate the adsorption behavior of chlorobenzene in aqueous phase by acid improved carbon nanotubes (CNT). The surface characteristics of CNT after acid treatment were analyzed by Scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM). The optimal CNT quantity tests, adsorption kinetic tests, and adsorption isotherm tests were conducted in this study. Results showed that the specific surface area of CNT under 2 hrs refluxing at 120oC with 3M nitric acid solution was enhanced up to 122.2 m2/g. which was 1.5 times greater than that of original CNT. And judged by photograph of SEM and TEM, the residuals of catalysts and non-crystal carbon on CNT surface were effectively removed and the end of CNT was widely opened, which were beneficial for adsorption of chlorobenzene.

By a series of batch experiments, adsorption of chlorobenzene on CNT was achieved equilibrium after 12 hrs and a relative higher and stable adsorption capacity were found in the pH range of 2.6-11.5. Up to adsorption capacity of 340 g/mg was found in adsorption isotherm experiments and the adsorption behavior was found more fitted Freundlich isotherm. The Gibbs free energy was calculated in the range of -4.13~-10.92 kcal/mol and the desorption rate was decreased at high concentration of chlorobenzene. It was inferred that the adsorption of chlorobenzene on CNT was not dominated by physical adsorption only. The enthalpy (∆H) of adsorption reaction was calculated as 57.04 kcal/mol, which belonged as an endothermic reaction. Consequently, results of adsorption thermodynamic experiments were showed that the adsorption capacity of chlorobenzene on CNT was increased at high temperature.

To sum up, a good adsorption performance of chlorobenzene on acid improved CNT was found in aqueous phase. Hence, the results of this study would be beneficial for application of acid improved CNT on soil remediation.

Keywords: Carbon nanotube; chlorobenzene; adsorption; acid purification