摘 要:本文利用制得的改性小麦秸秆纤维素球对苯酚吸附性能进行了研究。实验结果表明:改性小麦秸秆纤维素球对苯酚的吸附30 min内基本达到平衡,吸附剂对苯酚吸附量随起始质量浓度的增加而增加,且呈线性关系;在T=298 K、pH=5.0时,吸附剂对苯酚的吸附量达到最大。在一定浓度、温度条件下,改性小麦秸秆纤维素球吸附苯酚的过程符合Freundlich吸附模型。吸附再生实验表明,改性小麦秸秆纤维素球对苯酚有较好的吸附再生能力。并对印染废水中的苯酚进行了实际的吸附测定。
苯酚作为直接或间接工业污染物进入水环境中,其对环境的污染日益受到重视。美国环保局将其列入环境优先控制污染物黑名单[1]。中国也将苯酚列入“水中优先控制污染物名单”。目前常用的处理苯酚的技术虽设备简单、操作方便,但仍存在着不足。近年来,将声、光等技术应用到含酚废水的处理上[2-6],虽具有一定的优势,但目前还面临许多问题。相比之下,吸附法处理效果好、安全可靠、操作简单、处理量大。本文在其他研究者对纤维素进行功能化改性,及对苯酚有机废水处理研究的基础上[7],考察了时间、溶液起始质量浓度、温度和pH等因素对三乙胺盐酸改性小麦秸杆纤维素球(WS-MB-TEAHC)吸附苯酚效果的影响,研究了其吸附再生性能,并用自制的WS-MB-TEAHC对印染废水中的苯酚进行吸附测定。
1·实验部分
1.1 仪器及试剂
UV-Vis 2550型紫外可见分光光度计(日本,岛津公司);SHZ-D(Ⅲ)循环水式真空泵(巩义市英峪予华仪器厂);GZX-9140ME数显恒温烘箱(上海博迅实业有限公司医疗设备厂);DF-101B集热式恒温磁力搅拌器(金坛市城的春兰实验仪器厂);数显恒温真空烘箱(上海博迅实业有限公司医疗设备厂);SHZ-82恒温振荡器(常州国华电器有限公司)。三乙胺盐酸盐改性小麦秸秆纤维素球(WS-MB-TEAHC)自制。实验所用试剂均为分析纯;实验用水为超纯水,电导率为18.3 MΩ·cm。1.2实验方法1.2.1 WS-MB-TEAHC对苯酚的吸附测定 采用逐级稀释法,在λmax=269 nm处做苯酚的标准工作曲线。分别取自制的WS-MB-TEAHC 0.05 g,在不同的吸附时间、起始浓度、温度和pH值下,对标准苯酚溶液进行吸附,测定其吸附前后苯酚的浓度,求得吸附容量。
吸附容量按式(1)进行计算:
(1)
式中,Q—吸附容量(mg/g),c0、ce—分别为吸附前后溶液中苯酚的浓度(mg/mL),V—溶液的体积(mL)W—为改性小麦秸杆纤维素的干重(g)。
1.2.3WS-MB-TEAHC对废水中苯酚的测定 连续3 d采集某印染厂的废水,混合均匀,用特殊的纤维
素膜进行过滤处理,除去水中的杂质,储藏备用。按1.2.1中确立的最佳吸附条件,加入0.05 g WS-MBTEAHC,100 mL废水,调节pH=5.0,在25℃下震荡吸附30 min。离心后取上层清液测定苯酚浓度。吸附后的WS-MB-TEAHC用50%乙醇作为洗脱液来进行洗脱再生,测定印染废水中剩余苯酚浓度。
2·结果与讨论
2.1时间对吸附容量的影响
测定结果显示,苯酚的浓度随着吸附时间的增加逐渐减少。在吸附前期,吸附时间对浓度的影响较大,在10~20 min内,WS-MB-TEAHC对水溶液中苯酚的吸附速率很快,30 min内基本达到平衡。故选择最佳吸附时间为30 min。
2.2溶液起始质量浓度与温度对吸附容量的影响
图1表示了在不同温度下WS-MB-TEAHC对苯酚的吸附量随起始质量浓度的变化情况。表明WSMB-TEAHC对苯酚的吸附量受到苯酚起始浓度的影响。WS-MB-TEAHC对苯酚的吸附量随浓度的增加而增加,而且基本呈线性关系。
由图2可知,随着温度的增加,WS-MB-TEAHC对苯酚的吸附量减小,表明低温有利于吸附。故选择最佳的吸附温度为298 K。
2.3pH对吸附容量的影响
由图3可知,pH值对苯酚的吸附量也有一定的影响。苯酚属于弱酸性(pKa=9.95)化合物,当溶中pH值降低时,溶液中H+浓度增加,从而导致化合物苯酚的非离子形态所占的比例相对增大,而非离子形态具有较高的疏水性,与离子形态相比更容易被吸附,因而pH值的降低有利于改性纤维素球对苯酚的吸附。
2.4吸附平衡
在一定温度、pH值条件下,用0.05 g WS-MB-TEAHC对100.00 mL不同起始浓度的苯酚溶液在pH=5.0,Te=298 K进行震荡吸附30 min。测定其对苯酚的平衡浓度ce,计算得到平衡吸附量Qe,用InQe对Ince作图,看是否符合Freundlihc吸附等温模型;用ce/Qe对ce作图,看是否符合Lnagmuir吸附等温模型。结果见表1。
由表1可得,在一定浓度、温度范围内苯酚在WS-MB-TEAHC的吸附过程符合Freundlihc等温吸附模型,但是不符合Lnagmuir等温吸附模型(吸附曲线R2=0.72676)。而且,WS-MB-TEAHC对水中苯酚的吸附是多层吸附,吸附剂的表面能量是不均匀的。Freundlich方程拟合参数n大于1,表明吸附剂对吸附质的吸附具有优势。
2.5WS-MB-TEAHC吸附再生能力
选择50%乙醇作为洗脱液,进行洗脱再生实验,结果见表2。
由表2可知,四次洗脱再生后, WS-MB-TEAHC的解吸率和吸附率均在80%以上,洗脱再生能力较好,且在吸附和解吸性能方面没有明显的下降,说明WS-MB-TEAHC有较强的吸附再生能力。
2.6对印染废水中苯酚的吸附测定
取90 mL水样于250 mL锥形瓶中,加入苯酚标准溶液,用水样定容至100 mL,按照1.2.3中方法测定其浓度,计算其回收率,结果见表3。
从表3中可以看到,吸附测定苯酚方法的回收率为88.59%~93.98%,该方法结果准确可靠。但由于受实际样品中多种因素的影响,其吸附再生能力受到一定的影响。
3·结论
实验表明,自制的WS-MB-TEAHC对苯酚的吸附效果良好。实验建立了改性纤维素吸附-紫外可见分光光度法测定印染废水中苯酚含量的方法,通过加标回收率实验得到方法回收率为88.59%~93.98%。实验结果说明该方法简单可行,结果准确可靠。
参考文献：略
