硅藻土及活性炭对对硝基苯胺模拟废水的吸附能力研究.docx

2015年第11期广东化工第42卷总第301期wwwgdchemtom 63硅藻土及活性炭对对硝基苯胺模拟废水的吸附能力 研究李海峰，柴朴，令狐文生+(绍兴文理学院化学化工学院，浙江绍兴312000)【摘要】文章以活性炭和改性硅藻土作为吸附剂，对对硝基苯胺模拟废水进行了吸附实验。结果表明：吸附去除率受吸附剂投加量、废水初 始浓度、吸附温度等因素影响，其中，实验范围内，温度为20，投加量为10 gl，对硝基苯胺初始浓度为20 ppm条件-f藻土对对硝基苯 胺的吸附最有利，而温度为20，投放比033 gl，对硝基苯胺初始浓度60ppm条件下活性炭吸附对硝基苯胺最有利。关键词】硅藻土：活性炭：印染废水；对硝基苯胺中图分类号-x703文献标识码】a文章编号1007-1865(2015)11-006302a study on the adsorption of pnitroaniline in wastewater by diatomite and activated carbonli haifeng，chai pu，linghu wensheng+(college chemistry&chemical engineering，shaoxing university，shaoxing 312000，chona)abstract：the treatment ofpnitroaniline wastewater by adsorption was studicd111e diatomite and activated carbon were used as adsorbentsunder the reaction conditions in the work，the results indicated that the removal rate of p-nitroaniline was affected by temperatureinitial pnitroaniline concentration and dosage of adsorbents etcfor diatomite adsorbent，the optimized conditions were 20of adsorption temperature，10 gl of dosage and 20 ppm of initial p-nitroanilineconcentrationfor activated carbon，the optimized conditions were 20of adsorption temperature。o33 gl of dosage and 60 ppm of initial p-nitroanilineconcentrationkeywords：p-nitroaniline wastewater；diatomite：activated carbon；adsorption对硝基苯胺类化合物一般具有很强的毒性，其难降解及易在 环境中积累的特性，使其成为环境中主要的有机污染物之一【1】。 中国污水综合排放标准(gb 89781996)规定最高允许排放对 硝基苯胺浓度(日均值)为o5 mglt21，在化学工业企业的主要水污 染物排放中需严格控制。目前，国内外学者对对硝基苯胺废水的 处理做了大量的研究，其中处理对硝基苯胺废水的主要方法有物理法、化学法和生化法及这些方法的组合【34，吸附法较为常见。 硅藻土是一种生物成因的硅质沉积岩，主要由古代硅藻遗体组成，其化学成份主要是si02，含有少量的a1203、fe203、cao、 mgo等有机质。由于其具有较大的孔隙度，同时具有无毒，性质稳定等特点，因此是一类良好的吸附剂，近年来在污水处理领域的应用越来越广泛。活性炭具有发达的孔隙结构、吸附能力高、强度大、化学性能稳定、经久耐用，是目前最有效的吸附剂之一。基于以上论述，本文探讨了硅藻土和活性炭对对硝基苯胺的吸附行为。本实验以对对硝基苯胺模拟废水为研究对象进行吸附叫碹基最f臻浓度(ppml研究，考查了吸附剂种类、吸附剂投加量、对硝基苯胺初始浓度图1对硝基苯胺标准曲线以及吸附温度等因素对吸附行为的影响。fig1standard curve ofp-nitroaniline1实验部分用静态吸附实验研究硅藻土及活性炭对对硝基苯胺的去除能11材料与仪器力，对其去除效果与吸附剂用量及溶液初始浓度等的关系进行研材料：硅藻土原土，活性炭。实验所用的对硝基苯胺模拟废究分析。 水由对硝基苯胺(分析纯)、去离子水配制而成，浓度为100 mgl。在250 ml锥形瓶中，加入已知浓度的对硝基苯胺溶液，然仪器：vis一7220可见分光光度计，北京瑞利仪器公司；飞鸽后再加入一定量改性硅藻土(或者活性炭)，室温下振荡一段时间，系列离心机，上海安亭科学仪器厂；kq5200da数控超声波清洗 吸附完成后用离心机(或抽滤)将硅藻土矿物(或者活性炭)与吸附 器，昆山市超声波设备有限公司；sk220管式电阻炉，上海实研 残液分离，取清液用分光光度仪测定其中残余对硝基苯胺浓度， 电炉有限公司；bs2245电子分析天平，北京赛多利斯仪器系统有按照公式(1)计算其吸附量。限公司。吸附量：!：里1 21 1 1 1 112实验方法一m(1)121硅藻土改性co_一吸附前对硝基苯胺浓度，ppm；将硅藻土原土筛滤，选择20,-40目硅藻土颗粒，放入高温电 c一吸附后对硝基苯胺浓度，ppm； 阻炉中800灼烧一小时，去除硅藻土中易挥发和分解物质，制v一吸附溶液体积，l 成改性硅藻土。 m一吸附剂质量，g122对硝基苯胺浓度的测定方法2结果与讨论采用可见光度法测定模拟废水中的对硝基苯胺浓度。最低检出浓度为o26 mgl。用对硝基苯胺的标准溶液配制一系列标样溶21吸附剂投放量对对硝基苯胺吸附效果的影响 液，且待测的对硝基苯胺浓度在这一范围内。用紫外分光光度计取一定浓度的对硝基苯胺溶液7份，在室温条件下，分别投 在440 nln波长处测量其吸光度，绘制标准曲线，如图l所示。然 加不同质量的改性硅藻土，另取一定浓度的对硝基苯胺溶液5份， 后测定样品吸光度，消除空白，对照上述标准曲线求得的样品中 在室温条件下，分别投加不同质量的活性炭，进行吸附实验。实 的对硝基苯胺的含量。验结果如图2a、图2b所示。由图2可知，随着硅藻土投加量的收稿日期20150327作者简介】李海峰(1995一)，女，应用化学专业本科在读，主要从事废水处理研究。为通讯作者。万方数据广东化工2015年第11期rv哪gdchemcom第42卷总第301期增加，其吸附量呈下降趋势，虽然吸附量在靠近40 gl时有所上 升，但从整体图线可以得出硅藻土的投加量为10 gm时，其吸附 效果最好，吸附量可达2810一gg。同时，活性炭的吸附量随投放量的增加而降低，从整体图线可以得出活性炭的投加量越少，其吸附效果越好。当投加量为03叽时，吸附量达到最大值9510gg。相同投加量条件下，活性炭的吸附量远远高于硅藻 土，其中主要原因可能为活性炭相对硅藻土具有更为丰富的孔隙， 结构和高的比表面积。 093咖】 莲 餐对硝基苯胺初始浓度ppm图3b硅藻土在不同浓度下的吸附量fig3b the adsorption capacity of diatomite at different initiaconcentration23不同反应温度对吸附剂吸附对硝基苯胺的影响 取四分相同浓度的对硝基苯胺溶液，向其中加入相同量的硅藻土，再取四份另一浓度的对硝基苯胺溶液，向其中加入相同量活性炭，将其分别置于20、30、40、50下进行吸附实验。实验硅藻土投放量(g l1)结果见图4所示。图4表明在实验范围内，40以下时，硅藻土图2a不同投加量下硅藻土的吸附量的吸附性能随温度的升高而减弱，当吸附温度达40以上时，其fig2a the adsorption capacity of diatomite at different dosage吸附量随温度的变化基本趋于稳定，当温度为20时，吸附量达到最大值44+10。4 egg，活性炭的吸附量随温度的升高明显降低，反应温度为20时吸附量达到最大值4410gg。，。d、萝啦】 莲 整活性炭投放比(gl“)图2b不同投加量下活性炭的吸附量fig2b the adsorption capacity of activated carbon at differentdosage反应温度图4a硅藻土在不同反应温度下的吸附量22对比不同初始浓度对吸附剂吸附对硝基苯胺的影响theof diatomite at differentfig4aadsorption capacitytemperature取7份不同浓度的对硝基苯胺溶液各30 ml，分别向其中加入o叭g活性炭，另取五份不同浓度对硝基苯胺溶液各10 ml， 分别向其中加入01 g硅藻土，室温条件下进行吸附实验。实验结 果如图3所示。图3表明，在初始浓度为1380ppm范围内，活 性炭的吸附量随溶液初始浓度的增加有上升趋势，其中，当初始 浓度达到80 ppm时，吸附量达到最大值0175 gg。在初始浓度为 7520 ppm范围内，硅藻土的吸附量随溶液初始浓度的增加有上 升趋势，其中，当初始浓度达到20 ppm时，吸附量达到最大值89+104 gg。删莲 督f印、9反应温度。c咖j图4b活性炭在不同反应温度下的吸附量莲fig4b the adsorption capacity of diatomite at different temperature螫3结论(1)相同质量的活性炭与硅藻土相比，活性炭的吸附量更大。 (2)本实验范围内，活性炭和硅藻土对对硝基苯胺的吸附量随其投加量的增加而减少。因此，可通过少量多次投放吸附剂的方对硝基苯胺初始浓度ppm法来提高吸附剂的吸附效率，从而降低成本。图3a活性炭在不同浓度下的吸附量fig3a the adsorption capacity of activated carbon at different(下转第49页)initial concentration万方数据2015年第11期广东化工第42卷总第301期、】lnwgdchemcom 49214核磁共振谱以得出，cts分子内基团发生了一定程度变化，推测zr与lcts从谱图上看lcts没有5-34的峰，而且lctszr的520的发生配位作用时，lcts中的羟基、氨基参与了配位。 峰也不明显。从配位前后基团质子的化学位移略微漂移的现象可圳u几3530252,01 51 0ppm6；5o6j 3。6 3口2。5 2。1，jm(a)(b)图2 lcts(a)和lctszr(iv)(b)雕j 1hnmrfig21hnmr of lcts(a)and l-ctszr(iv)(b)complex22 lctszr抑菌性及最低抑菌浓度mic表明配合物比配体对细菌有更好的抑菌性，而对真菌效221抑菌圈直径果较差。3结论表1l-cts及lctszr(iv)细菌的抑菌圈直径tabi the inhibition zone ofraw material and product for合成了低聚壳聚糖锆配合物，并用红外、紫外谱、核磁、x墅2：g翌翌：p2：生：!生!翌垒臣!巴：219壁i：!兰!生1 2：巴i粉末衍射对配合物进行了表征。抑菌性研究表明：lctszr(iv)配合物的抑菌性强于配体。物质大肠杆菌金黄色葡萄球菌枯草杆菌参考文献1t硕，周宏勇，宋沙沙，等壳聚糖及其衍生物负载过渡金属催化剂在 lctszr配合物的抑菌圈直径接近20 mm，证明具有中等强有机反应中的应用进展j有机化学，2015，35：8591度抑菌性41。说明配合物对细菌有较好的抑菌性。对于黑曲霉菌2范金石，赵建雄，陈国华fe(ii)h202体系降解壳聚糖j天然产物研由于较难渗透，实验抑菌圈直径无法测量。究与开发，2008，20(3)：40841 13】杨自芳，何其庄，许东芳，等稀土壳聚糖配合物的制备、表征和抑菌 222最低抑菌质量浓度(micl性能研究j稀土，2009，6(12)：5054表2 l-cts及lctszr(iv)对真菌，细菌的最低抑菌浓度(mic)4李小芳，冯小强，杨声，等壳聚糖稀土配合物的制备和抑菌性能及与 tab2 the minimal inhibitory concentration ofraw material and牛血清白蛋白的相互作用j】功能高分子学报，2010，23(6)：197201product for fungus，gram。posltwe bacteria and5】王科军，温和瑞，刘芳，等低聚壳聚糖稀土铈(iii)配合物的合成与光暨!巴：呈：量型i：!：皇!i坚丝2量生谱特征j光谱学与光谱分析，2006，26(7)：12771280物质大肠杆菌嚣篝蔷篓鲁学通报，2007，28(5)：3883916朱再盛，袁彦超，陈炳稔hg”交联壳聚糖配合物的合成与表征j化(本文文献格式：郝辰艳，董志文， 陈菲，等低聚壳聚糖锆配合 物的制备及其性能j广东化工， 2015，42(11)：48-49)(上接第64页)现状j工业用水与废水，2010，41(4)：5-8(3)本实验范围内，活性炭和硅藻土对对硝基苯胺的吸附量随6王秀萍印染废水中对苯二甲酸的测定及其对水质和生化效果的表征溶液初始浓度的增加而增加。j化工科技，2000，8(1)：