十二烷基苯磺酸钠改性天然沸石吸附甲基橙的研究

十二烷基苯磺酸钠改性天然沸石吸附甲基橙的研究

天然沸腾石是具有连接孔道、框架结构的含水铝硅酸盐矿。特殊的孔道和化学结构使沸腾石具有离子交换、选择性吸附、催化剂等优越的性能和环境属性。1试验和表现1.1药品、试剂与仪器试验原料采用广西产红辉沸石(过325目),试验用的氯化钠、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)、甲基橙等,均为分析纯药品。主要仪器:JJ500型电子天平(常熟市双杰测试仪器厂);85-2型恒温磁力搅拌器(山东省鄄城光明仪器有限公司);VIS-723型紫外可见分光光度计(上海第三分析仪器厂);PHS-2C型数字酸度计(杭州东星仪器厂);碘量瓶等。1.2制备氯化钠溶液采用氯化钠对沸石进行预处理。称取一定量的沸石按固液比1∶10浸泡在一定浓度的氯化钠溶液中,于90℃下磁力搅拌2h,抽滤,洗涤,烘干,备用。将预处理沸石加入少量的SDBS,并添加一定量的蒸馏水磁力搅拌一定时间,抽滤,洗涤,烘干,备用。1.3测试方法1.3.1改性沸石对甲基橙的吸附取50mL浓度为10g/L的甲基橙模拟废水于250mL的碘量瓶中,向其加入一定质量的改性沸石,密闭、振荡吸附一定时间,抽滤后分析滤液中剩余甲基橙的浓度,计算吸附率。1.3.2标准曲线方程的建立采用分光光度法测定甲基橙溶液的吸光度来确定甲基橙浓度。分别配制不同浓度的甲基橙标准溶液,用分光光度计在505nm处,以蒸馏水为空白测定各溶液的吸光度,进行线性回归得到标准曲线方程:A=0.0862C-0.0014,r=0.9995。2结果与讨论2.1改变条件对沸腾石吸附性能的影响2.1.1改性沸石的用量在试验条件下,当甲基橙的质量浓度为10g/L,加入改性沸石的用量小于1g时,吸附率随着改性沸石用量的增加而增大;当改性沸石的用量为1g时,改性沸石对甲基橙的吸附率为90.6%,此后继续增加改性沸石的用量,吸附率增大不明显,趋于稳定,如图1所示。因此改性沸石的用量选择1g(20g/L)为宜。2.1.2吸附速率的测定吸附时间对吸附率的影响见图2。由图2可看出,改性沸石对甲基橙的吸附过程总体可分为三个阶段:在吸附初期,即25~75min,吸附速率增加最快,说明初期是快速吸附过程;在吸附中期,即75~100min,吸附速率明显减慢,说明中期是中速吸附过程;在吸附末期,即100min之后,吸附率趋于稳定,说明末期是慢速吸附过程,再延长吸附时间,吸附基本达到平衡。因此最佳吸附时间为100min。2.1.3温度对改性沸石吸附甲基橙的影响温度对吸附率的影响见图3。由图3可知,温度对吸附率有显著影响。在试验的温度范围内,温度低于35℃时,吸附率随着温度的升高而增大;温度大于35℃时,吸附率随着温度的升高而减小。吸附前期应属于物理吸附,温度升高,活化分子的数目迅速增多,导致吸附率增大;35℃时,吸附达到平衡,即吸附与解吸速率相等,改性沸石对甲基橙的吸附率达到最大。35℃应属于吸附后期,化学吸附占主导地位,因该吸附是放热反应,继续升温,平衡向解吸方向移动,从而导致吸附率下降。故吸附温度应控制在35℃,以达到最大吸附率。2.1.4最佳ph值的确定溶液的pH值对改性沸石吸附甲基橙的影响见图4。由图4可知,溶液的pH值直接影响着改性沸石的吸附作用。低pH值有利于甲基橙的吸附,高pH值则不利于甲基橙的吸附,也就是说pH值越低吸附效果越显著。当pH值为3.2时吸附最好,吸附率为93.5%;但pH值为4.2的吸附率为92.8%,与pH值为3.2的吸附率相差不大,考虑到过低的酸值需要用较多的酸来进行调节,因此试验选择最佳pH值为4.2。沸石表面所形成的水合氧化物随pH值的变化有如下的关系:酸性中:MOH+H碱性中:MOH+OH在酸性环境下,甲基橙呈醌式结构,其分子的磺酸根端带负电,可与MOH2.2吸附法pc分别向6个装有不同浓度的甲基橙溶液的碘量瓶中加入1.0g有机改性沸石,在35℃及pH值=4.2的条件下密闭振荡吸附100min,静置,吸取上清液,用分光光度计于505nm下测定此层溶液的吸光度。根据溶液吸光度,通过标准曲线方程计算溶液中甲基橙残留浓度C3sdbs改性沸石的制备(1)以十二烷基苯磺酸钠改性天然沸石,吸附废水中甲基橙的最佳条件为:SDBS改性沸石的用量