改性沸石吸附污水中亚甲基蓝的性能研究_温乾广.pdf

第 卷第 期 年 月广 州 化 工 .改性沸石吸附污水中亚甲基蓝的性能研究温乾广，涂玉琪，王宇晖，左雨欣，舒思怡，任晓聪（湖北大学知行学院生物与化学工程学院，湖北 武汉）摘 要：染料废水排量大，范围广，有毒物质含量高，不容易降解，渐渐成为了水处理的难点。以碱改性沸石作为吸附剂，通过单一变量的静态吸附试验，研究在不同环境因素综合影响下，改性沸石对工业染料废水中亚甲基蓝的静态吸附性能。试验结果表明，改性沸石对废水中的亚甲基蓝有很好的吸附效果。当亚甲基蓝浓度为.时、将.改性沸石加入到 亚甲基蓝中、吸附作用时间为 、吸附温度为 时，为最佳吸附作用条件，吸附率为.。关键词：改性沸石；亚甲基蓝；氢氧化钠；吸附中图分类号：文献标志码：文章编号：（）基金项目：湖北省大学生创新创业训练计划项目（）。第一作者：温乾广（），男，本科生，研究方向为污水处理。通讯作者：任晓聪（），女，硕士，讲师，研究方向为物理化学。，（，）：，.，.，.，.：；由于目前我国纺织工业化发展程度的不断稳步提升，纺织业也随之迎来了新的飞速发展，人们对美的追求也越来越高了，使得一些染料朝着更难被快速氧化、被生物降解和被光解三个方向发展。但是这也直接导致了我国印染废水的排放对自然环境的物理污染日益严重，印染废水当中的一些染料难以被生物降解、排放后迁移变化概率差异大、浓度大且染料化学性质稳定，很难被处理掉。目前常用的各种类的染料废水处理方法和技术主要有反渗透，化学物质氧化，絮凝、萃取和物理吸附等。其中吸附处理方法，有着操作简单、成本低、吸附剂的种类多并且吸附处理工作效率高等几大优点，已逐步发展成为现在染料工业中可处理各种各类染料化工工业废水的有效处理方法。其中沸石因为廉价易得，吸附效果较好，从众多吸附剂中脱颖而出，因为沸石结构中存在很多空洞和孔道，所以其拥有较大的表面积和较高的离子交换性能，凭借其良好的离子交换性能和较好的吸附性能，沸石在水处理中已经得到了广泛的研究应用和快速发展。本实验采用氢氧化钠改性后的沸石作为吸附剂对亚甲基蓝废水进行吸附。探索改性沸石的投加量、亚甲基蓝的初始浓度、吸附所进行的时间和吸附时温度等因素对吸附性能的影响。实 验.仪器和试剂 型电热鼓风干燥箱，上海一恒科学仪器有限公司；电子天平，奥豪斯仪器（上海）有限公司；台式离心机，上海安亭科学仪器厂；可见分光光度计，尤妮柯（上海）仪器有限公司；超声波清洗机；深圳市洁盟清洁设备有限公司水浴恒温振荡器。氢氧化钠（），福晨（天津）化学试剂有限公司；亚甲基蓝，上海展云化工有限公司；沸石，天津市致远化学试剂有限公司；以上试剂均为分析纯（）。.改性沸石的制备.沸石预处理将沸石用蒸馏水反复冲洗 次，然后用蒸馏水连续浸泡，每隔 换一次水，溶解其中杂质后，在电热恒温干燥箱中 烘干 即可，装入容器备用。广 州 化 工 年 月.碱改性沸石的制备将已预处理后的沸石加入装有 的锥形瓶中，在 ，的条件下恒温振荡 ，浸泡 ，用蒸馏水多次冲洗，放入烘箱 条件下烘 即可，装入容器备用。.吸附试验向 锥形瓶中，加入 亚甲基蓝初始溶液，加入一定量的沸石，将其固定到振荡器上，在 ，的条件下连续振荡一定时间，取出离心，取上层清液稀释。于分光光度计 的波长下测定亚甲基蓝的吸光度值，计算沸石对亚甲基蓝的吸附率（）。吸附率（）式中：为吸附前亚甲基蓝的浓度，；为吸附后亚甲基蓝的浓度，。.标准曲线绘制分别取一定浓度的亚甲基蓝溶液，、于 容量瓶中，加蒸馏水稀释至刻度，摇匀，静置 ，于 波长下以蒸馏水作为参比溶液测其吸光度，以亚甲基蓝浓度为横坐标，吸光度为纵坐标绘制工作曲线，工作曲线如图 所示。图 工作曲线.结果与讨论.吸附剂用量对吸附率的影响图 改性沸石用量与吸附率关系.向装有 、.、.、.、改性后沸石的 个锥形瓶中加入 初始浓度为.的亚甲基蓝溶液，于 、条件下恒温振荡 ，离心，取上层清液进行稀释，测定其吸附后吸光度，计算其浓度，探究吸附剂投加量对吸附率的影响。结果如图 所示。由图 可看出，随着加入的改性沸石质量的增加，吸附率也随之有所增加，从.时增加最为明显，从 增加到了.，到达.后，吸附率增加幅度不大，这是因为随着改性沸石投加量增大，可以吸附亚甲基蓝的活性位点增多，但达到一定量后，对亚甲基蓝的吸附率趋于稳定。因此选用.为最佳吸附剂用量。.亚甲基蓝初始浓度对吸附率的影响向装有 初始浓度为.、.、.、.、.、.的亚甲基蓝溶液的锥形瓶中，加入.改性沸石，于、的条件下恒温振荡 ，离心，取上层清液进行稀释，测定其吸光度，计算其浓度，探究不同初始浓度对吸附率的影响。结果如图 示。图 亚甲基蓝初始浓度与吸附率关系.由图 可以看出，亚甲基蓝初始浓度在.时吸附率可达到.，但是在浓度大于.后，吸附率明显下降。这主要是因为对于改性沸石而言，其吸附位是有限的，随着吸附的进行，亚甲基蓝会逐渐占据改性沸石中所有的吸附位，最终达到吸附平衡。因此选择.为最佳吸附浓度。.吸附时间对吸附率的影响图 吸附时间与吸附率关系.第 卷第 期温乾广，等：改性沸石吸附污水中亚甲基蓝的性能研究 向装有 初始浓度为.的亚甲基蓝溶液的锥形瓶中加入.改性沸石，于、条件下，分别恒温振荡、，离心，取上层清液进行稀释，测定其吸光度，计算其浓度，探究不同吸附的时间对吸附率的影响。结果如图 所示。由图 可以看出吸附时间 时，吸附率显著上升，从 时的.增加到了 以上，但是在 以后随着吸附时间的增加，吸附率基本保持不变。因为在 时改性沸石存在大量吸附位，有利于亚甲基蓝的附着，随着吸附的进行，改性沸石空余的吸附位逐渐减少，吸附率基本保持不变。所以选择 作为最佳吸附时间。.吸附温度对吸附率的影响向装有 初始浓度为.的亚甲基蓝溶液的锥形瓶中加入.改性沸石，在 条件下分别于、恒温振荡 ，离心，取上层清液进行稀释，测定其吸光度，计算其浓度，探究不同吸附温度对吸附率的影响。结果如图 所示。图 吸附温度与吸附率关系.由图 可以看出，在吸附温度为 时，吸附率显著提高，从 增加到了 以上，这是因为吸附反应是吸热反应，升高温度对其吸附有利，使得吸附率随之增加，但是当温度达到一定值后，再升温会使吸附在改性沸石上的亚甲基蓝出现脱附现象，导致吸附率下降。.超声波处理与振荡处理及未改性处理的比较图 处理方式与吸附率关系.分别将装有.未改性沸石、.改性沸石、.改性沸石的 个锥形瓶标号，记为甲、乙、丙，向甲、乙、丙均加入 浓度为.的亚甲基蓝溶液，将标号为甲和乙两锥形瓶，置于恒温振荡器中，于 、条件下恒温振荡 ，取标号为丙的锥形瓶，置于超声波冲洗机中，于 下恒温振荡。离心，取上层清液进行稀释，测定其吸光度，计算其浓度，研究不同处理方式对吸附率的影响。结果如图 所示。如图 所示，超声波处理的吸附率最大，因为超声波能在液体中形成局部高温高压并且产生较强的剪切力，使得水分子及亚甲基蓝分子裂解产生自由基，从而引发各种反应促进絮凝。结 论沸石投加量、初始浓度、吸附时间、吸附温度对人造沸石的吸附都有影响，改性沸石最佳实验条件；投加量为.（溶液体积 ）、初始浓度为.、吸附时间 、温度为 。氢氧化钠改性能够显著提高沸石对亚甲基蓝的吸附性能，使用超声处理作为强化手段，通过实验结果对比，超声处理对沸石吸附亚甲基蓝具有明显的强化效果。这对于研究沸石吸附处理染料废水提供了一种新思路。参考文献 张平，李科林，仇银燕，等.稻壳活性炭对活性艳蓝 的脱色研究环境科学与技术，（）：，.，.，（）：.，.，（）：.，.，（）：.，.：，（）：.何永祥.天然沸石对水体中甲基橙和亚甲基蓝的吸附研究郑州：郑州大学，.，.，（）：.，.，（）：.王立璇，马宏瑞，韩德宝.有机粘土吸附酸性染料废水研究印染助剂，（）：.，.，（）：.郑冀鲁，范娟，阮复昌.印染废水脱色技术与理论述评环境污染治理技术与设备，（）：.