凹凸棒复合吸附剂对苯酚的吸附研究.pdf

第38卷第8期
化工技术与开发
Vol38 No
2009年8月
Technology Development of Chemical Industry
Aug.2009
保三限利用
凹凸棒复合吸附剂对苯酚的吸附研究
陈明明,王郑,缪伟,王琪,周祺,沈涛,陈泽恩
(南京林业大学土木工程学院,江苏南京210037)
摘要:通过静态实验,研究了凹凸棒复合吸附剂对苯酚的吸附性能和影嗔吸附效果的相关因素。实验结果
表明,凹凸棒复合吸附剂对苯酚的吸附过程遵循准二级动力学模型,吸附等温线符合 Langmuir方程,温度和pH变
化对吸附行为没有显著影响,吸附为放热的物理吸附过程。吸附剂再生后可以反复使用。
关键词:凹凸棒复合吸附剂;吸附;萃酚;研究
中图分类号:X703
文献标识码:A
文章编号:1671-9905(2009)08-0035-04
酚类废水处理是我国水污染控制领域的一个研0.1molL-1NaOH或0.1mol?L-1HCl调节溶液
究热点,目前处理方法主要有萃取法、化学氧化法、pH值,置于恒温振荡器中振荡(120r?min-1)。经
生化处理法和吸附法,其中萃取法和氧化法费用高,过一定时间后取出,静置10min,用0.45m滤膜
生化处理法受废水的pH及污染物浓度等因素影响对上清液进行抽滤,然后用4氨基安替比林分光光
很大,操作要求严格,因此利用吸附法处理酚类废水度法阿测定苯酚浓度,则:
越来越受到人们的重视。目前用于吸附苯酚的吸附
吸附率E=Co-C
100%
剂主要是活性炭和大孔树脂,但活性炭再生困难,大
孔树脂费用较高1~引,因此,开发高效低价吸附剂
式中:E一吸附率;Co一苯酚初始浓度,mg?
吸附处理酚类废水具有十分重要的意义。本文通过
1;C一苯酚剩余浓度,mg?L-1
静态吸附实验,研究了凹凸棒复合吸附剂对苯酚的1.4凹凸棒复合吸附翔及其表征
吸附性能,影响吸附效果的相关因素和吸附剂再生
本实验研究所用凹凸棒复合吸附剂由江苏正本
性能。
净化节水科技实业有限公司生产。该吸附剂以天然
凹凸棒土作为主要原料,提取凹凸棒石中具有纤维
1实验部分
状的纳米级矿物成分,加人活性炭等材料经过复配、
1.1实验仪器
造粒、焙烧、活化等工艺加工制成,吸附剂主要物理
Uv759紫外-可见分光光度计,7D-85恒温性能指标见表1
振荡器,HH-6数显恒温水浴锅,KS-600D型超
表1凹凸樺复合吸附剂的主要物理性能指标
声波清洗机,KL-RO-20超纯水机,G2X-9140性能指标粒径范圃松散密度平均孔径比表面积
nm A
Ko
MBE数显鼓风干燥箱,PHIS-3CpH计;BS224精
2.0-2.51.251281.85<1.2
密天平; QUANTA200扫描电子显微镜(SEM)。
凹凸棒复合吸附剂的扫描电镜(SEM)图见图
1.2实验材料
1。由图1可见,该吸附剂内部有大量发达的小孔
苯酚、4-氨基安替比林、氯化铵、氨水、铁氰化
凹凸棒土呈针状形态分布,长度细小的晶東在三维
钾、氢氧化钠、盐酸(分析纯)、0.45gm滤膜。
空间呈交错排列状态,且晶束间间隔大,形成架空的
1.3实验方法
孔洞、裂隙。吸附剂内部松散的微观结构,能使凹凸
准确称取一定质量的四凸棒复合吸附剂,加入
棒土的吸附性能得以充分发挥
装有100mL苯酚溶液的250mL具塞锥形瓶中,用
基金项目:南京林业大学2007年科技创新项目(编号:163050023);南京林业大学2008年大学生实验室创新项目
作者简介:陈明明(1986-),男,江苏南京人,南京林业大学土木工程学院土木工程专业(给水排水方向)学生,联系方式:
breezetennis@yeah.net
通讯作者:王郑,男,讲师,主要从事市政工程教学和科研工作,联系方式:wangzheng@nifu.edhu.cn
收稿日期:2009-03-30
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化工技术与开发
第38卷
000
20,00
10.00
0.00
51020
X2000
t/min
图1扫描电镜剧(x2000和×16000)
图3时间对吸附率的影响
2结果与讨论
由图3可见,复合凹凸棒吸附剂对萃酚的吸附
率随时间的增加而增大,当时间到达50min以后,
2.1pH值对吸附效果的影响
吸附已基本达到平衡。且由图中可以看出,时间过
取7个250mL具塞锥形瓶,分别加人浓度为长,吸附率反而有下降趋势。这主要是由于吸附量
20mgL'的苯酚溶液100mL,吸附剂投加量为15已趋于饱和,而随着接触时间的增加,原来吸附在凹
g,t=50min,T=20℃,r=120r:min'。调整pH凸棒吸附剂表面的苯酚不稳定,又解吸出来?。因
值分别为1.26,2.89,4.15,7.36,10.32,11.15和此,最佳接触时间为50min
12.08,研究pH值对苯酚吸附效果的影响。
将计算得到的复合凹凸棒吸附剂对苯酚的吸附
0O.0O
量用如下准二级动力学模型方程拟合:
80.0
70.00
(2)
60
9t k2qe+ qe
语
式中:q、q分别为吸附平衡时及时间な时的吸附量
400
坚30.00
mgkg-1;K2为准二级动力学速率常数,g(mg
20.00
h)1。拟合直线方程为y=0.0358x+0.0268,相
0o03126~28~415~736~10.2'115~128关系数R2为0.992,达到极显著相关(P<0.01)。
可见复合凹凸棒对苯酚吸附的动力学特征较好地遵
图2pH对吸附率的影响
循准二级动力学模型(如图4)。
由图2中可以看出,pH在1.26~11.15范围内
时,苯酚去除率随pH变化不大,说明凹凸棒复合吸
0.2
附剂对苯酚的去除在酸性或弱碱性较好,当pH>30.
1.5时,吸附率有明显下降。这是因为苯酚本身o?
溶于水后溶液呈酸性(pKa=9.89),当pH大于7さ0~510203040s06o
时,离解形式的苯酚更易溶于溶液中,这时只有结合
t/min
力很强的吸附质一水化学键被打破,吸附才可能发
图4实验结果的准二级动力学摸型
生。另外,离解形式的吸附质与凹凸棒复合吸附剂2.3温度对吸附效果的影响
表面间斥力的增大亦会加剧吸附力的变小?。因
在6个250mL具塞锥形瓶中分别加入15g凹
此,确定吸附pH值控制在中性。
凸棒复合吸附剂和100mL浓度为20mg?L'的苯
2.2振渍时间对吸附效果的影响及吸附动力学研酚溶液,调节溶液pH为7.00,r=120rmin1,t=
究
50min,控制振荡温度分别为20℃,25℃,30℃,35
向7个250mL具塞锥形瓶中分别加人100mL℃,40℃,45℃,考察温度对苯酚吸附率的影响。
浓度为20mgL'的苯酚溶液,分别投加5g凹凸
由图5可知,苯酚的吸附率随温度并没有较明
棒复合吸附剂,在r=120r'min1,T=20℃,pH=显的变化,这说