改性橘皮粉末对废水中亚甲基蓝的吸附研究

2017年09月节能环保改性橘皮粉末对废水中亚甲基蓝的吸附研究陈瀚麟（太原师范学院化学系，山西晋中030619）摘要：本文选用橘皮粉末为基质，无水乙醇-NaOH为改性剂，制备了新型改性生物质吸附剂，用于模拟废水中亚甲基蓝的吸附实验，采用单因素实验法考察了溶液初始浓度、吸附剂投加量、吸附时间及体系pH对吸附性能的影响，并用正交试验法优化了最佳吸附条件。结果表明：改性橘皮粉末对废水中亚甲基蓝的吸附性能良好，且吸附剂投加量和溶液初始浓度对吸附反应的影响最大，在最佳吸附条件下去除率可达93.5%，吸附量为55.8mg/g。关键词：橘皮；印染废水；亚甲基蓝印染工业是我国国民经济的一大支柱，印染产品在皮革染料、建材涂料、文具油墨等行业领域应用广泛。然而，印染工业产生的废水成分复杂、有机物含量高、色度深、毒性强、且难于降解，对水体和生态环境破坏较大，一直都是环保部门关注的焦点。长期以来，印染工业大多采用高级氧化法、化学混凝法、活性炭吸附法、膜分离法等处理印染废水，这些技术或操作较难，或成本太高，或效率较低，难以推广普及。近年来，在绿色化学理念的影响下，业内专家开始将橘子皮、瓜子壳、甘蔗渣等廉价易得的生物废料用于工业废水处理领域，研究发现生物废料处理印染废水操作简单、吸附率较高，且经过改性后的生物废料去除效果更好。本文采用无水乙醇-NaOH改性橘皮作吸附剂，用于模拟印染废水中亚甲基蓝的吸附试验，并用单因素实验法和正交试验法对吸附影响因素和最佳条件进行了研究。1实验部分1.1材料与试剂无水乙醇-NaOH改性橘皮粉末：取新鲜橘皮若干，切块，蒸馏水洗涤3次，置于60℃烘箱中烘干，研碎，过60目筛。称量50g预处理过的橘皮粉末加入盛有0.1L无水乙醇、0.1L1mol/L的NaOH溶液和0.25L蒸馏水的烧杯内，电动搅拌1d，洗涤至中性，抽滤、烘干、研碎、过筛，备用。亚甲基蓝模拟废水：由亚甲基蓝加蒸馏水配制，浓度为1g/L。实验试剂无水乙醇、氢氧化钠、亚甲基蓝等均为分析纯。1.2分析仪器722型分光光度计；pHS-2型精密酸度计；FA2004N电子天平。1.3实验方法取一定量的改性橘皮粉末吸附剂投入盛有100mL亚甲基蓝模拟废水的锥形瓶中，用HCl和NaOH调至实验所需pH，室温下置于康氏振荡器上中振荡一定时间，于1000r/min离心机上离心10min，用砂芯漏斗过滤，取上清液用分光光度计于664nm处测算平衡浓度，计算出去除率η(%)和吸附量qe(mg/g)。η=(c0-ce)/c0×100%qe=()c0-ceV/m式中，c0、ce分别为亚甲基蓝初始与平衡浓度，V为溶液体积，m为改性橘皮粉末质量。2结果与讨论2.1单因素实验2.1.1亚甲基蓝初始浓度的影响实验条件：改性橘皮0.5g，吸附时间60min，体系pH为7，亚甲基蓝初始浓度10~100mg/L。当亚甲基蓝初始浓度低于60mg/L时，去除率随着其浓度增加而增大，此后浓度继续增加，去除率反而下降，这说明60mg/L为亚甲基蓝的最佳吸附浓度，该条件下去除率为72.3%。2.1.2改性橘皮投加量的影响实验条件：亚甲基蓝初始浓度60mg/L，吸附时间60min，体系pH为7，改性橘皮0.1~1g。改性橘皮吸附剂用量低于0.4g时，去除率随着投加量增加而增大，此后继续增大投加量，去除率变化不明显，而吸附量迅速下降，这是由于体系内亚甲基蓝总量一定，改性橘皮为0.4g时已达吸附平衡，增大投加量反而使得单位吸附剂吸附亚甲基蓝效率降低。2.1.3吸附时间的影响实验条件：亚甲基蓝初始浓度60mg/L，改性橘皮0.4g，体系pH为7，吸附时间10~100min。吸附时间少于60min时，去除率随着时间延长而增加，时间继续延长，去除率不再增加，反而略微降低，说明60min时该体系已达吸附平衡，时间延长甚至会发生部分解吸。2.1.4体系pH的影响实验条件：亚甲基蓝初始浓度60mg/L，改性橘皮0.4g，吸附时间60min，体系pH为1~10。随着体系pH值的增加，去除率显著增加，这是由于酸性条件下，H+会和亚甲基蓝竞争吸附剂的活性位点，在pH为9时，吸附效果最好，去除率达到92.3%。2.2正交试验根据正交试验规则，以亚甲基蓝的去除率和改性橘皮粉末的吸附量为因变量，选取上述四个因素各三个水平，采用L9（34）表进行试验设计。表1因素水平利用极差分析法，以去除率为依据，影响主次A＞B＞D＞C，最优组合为A1B3C1D2；以吸附量为依据，影响主次B＞D＞A＞C，最优组合为A2B2C2D1。综合考虑，吸附剂用量和亚甲基蓝浓度影响最大，体系pH次之，吸附时间最小，将最优水平A2B3C2D2进行验证，去除率为93.5%，吸附量为55.8mg/g。3结语经过无水乙醇-NaOH改性的橘皮粉末对废水中的亚甲基蓝进行吸附研究，吸附剂用量和亚甲基蓝溶液初始浓度的影响最大，采用正交试验进行条件优化，当亚甲基蓝初始浓度60mg/L，改性橘皮0.5g，吸附时间60min，体系pH为9时，吸附效果最好，去除率可达93.5%，吸附量为55.8mg/g。参考文献：[1]宋娟娟.橘子皮对亚甲基蓝吸附性能的研究[J].湖南城市学院学报(自然科学版),2014,23(2):58-62.[2]薛美香.改性橘皮对亚甲基蓝废水的脱色研究[J].井冈山大学学报(自然科学版),2014(2):35-38.247