有機改性膨潤土吸附去除苯酚的特性研究

程 婷

(太原工業(yè)學(xué)院 ， 山西 太原 030008)

有機改性膨潤土吸附去除苯酚的特性研究

程 婷

(太原工業(yè)學(xué)院 ， 山西 太原 030008)

以膨潤土礦為原料，十六烷基三甲基溴化銨(CTMAB)為改性劑制備出有機膨潤土，進行吸附去除苯酚的特性研究，主要研究條件：有吸附劑投加量、吸附時間、pH值、苯酚初始濃度、改性前后去除率的對比。實驗結(jié)果表明，最佳吸附條件為：以1 L水樣為基礎(chǔ)，苯酚初始濃度為20 mg/L時，吸附劑投加量為5 g，吸附時間為30 min，吸附pH值為7。當苯酚初始濃度達到100 mg/L時，苯酚的去除率達到87.3%，改性后的膨潤土對苯酚的去除率是改性前的兩倍多，可見改性膨潤土對苯酚有良好的吸附性能。

膨潤土 ； 十六烷基三甲基澳化銨 ； 苯酚

0 前言

酚是工業(yè)廢水中常見的高毒性、難降解有機物，不但危害人體健康安全，而且嚴重破壞自然生態(tài)平衡，造成嚴重的環(huán)境污染。因此，含酚廢水的防治引起世界各國的普遍重視，包括中國在內(nèi)的許多國家已經(jīng)將其列入重點控制的污染物名單之中[1-3]。膨潤土在我國分布較廣且簡單易得、價格成本較低，它的主要成分是蒙脫石，具有較強的吸附性；此外還具有其他物質(zhì)相似的膨脹性、可塑性、分散性等優(yōu)良特性，可以與陽離子發(fā)生交換，其化學(xué)成分相當穩(wěn)定[4-5]。

1 實驗部分

1.1 有機改性膨潤土的制備

稱取1.5 g十六烷基三甲基溴化銨，溶入100 mL去離子水中，混合均勻，調(diào)節(jié)pH值為8，在30 ℃恒溫水浴中快速攪拌狀態(tài)下加入5 g鈉基膨潤土，攪拌30 min，后抽濾并洗滌幾次，放到105 ℃烘箱中烘干后研磨成粉，過150 μm(100 目)篩，備用。

1.2 測定方法

本實驗測定水中苯酚的含量用4-氨基安替比林分光光度法測定[6-7]，實驗所處理含苯酚廢水均以1 L為實驗基數(shù)。酚類化合物于pH值為10.00±0.2介質(zhì)中，在鐵氰化鉀存在下，與4-氨基安替比林反應(yīng)，生成橙紅色的吲哚酚安替比林染料，其水溶液在510 nm波長處有最大吸收。

2 結(jié)果與討論

2.1 苯酚標準曲線

采用4-氨基安替比林分光光度法測定苯酚標準溶液，得到相應(yīng)的苯酚濃度與吸光度的關(guān)系如圖1所示。

圖1 苯酚標準曲線圖

2.2 不同吸附劑投加量對苯酚去除率的影響

通過吸附試驗研究不同吸附劑投加量對苯酚吸附性能的影響，以苯酚的初始濃度為20 mg/L，溫度30 ℃，pH值為水樣初始值，震蕩60 min，做出吸附劑對苯酚的去除率隨投加量的變化曲線如圖2所示。

圖2 投加量對苯酚去除率的影響

由圖2可知，隨著吸附劑投加量的增加，去除率逐漸升高。當投加量達到5 g時去除率基本達到最大值，這表明增加吸附劑投加量可以提高對苯酚的去除效果，但也降低了吸附劑的吸附效率，即單位質(zhì)量產(chǎn)品吸附苯酚的能力，所以當苯酚初始濃度為20 mg/L時，綜合考慮有機改性膨潤土的經(jīng)濟性和去除率的要求，投加量為5 g最為適宜。

2.3 不同吸附時間對苯酚去除率的影響

通過吸附試驗，研究不同吸附時間對苯酚吸附性能的影響，以苯酚的初始濃度為20 mg/L，吸附劑投加量取5 g，溫度30 ℃，pH為水樣初始值，做出吸附劑對苯酚的去除率隨時間變化的曲線見圖3。

圖3 不同吸附時間對苯酚去除率的影響

由圖3可知，當吸附時間在10 min以內(nèi)時，隨著時間的增長，吸附速率快速增長，而10 min以后吸附速率隨時間緩慢增長，當達到30 min時，吸附已基本達到平衡，此時苯酚的去除率達到78.3%，隨著時間增長去除率基本不變。這表明有機改性膨潤土對苯酚的吸附達到平衡的震蕩時間為30 min。所以最佳吸附時間定為30 min最為適宜。

2.4 不同pH值對苯酚去除率的影響

通過吸附實驗，研究不同pH值對苯酚吸附性能的影響，以苯酚的初始濃度為20 mg/L，吸附劑投加量取5 g，溫度30 ℃，震蕩30 min，做出吸附劑對苯酚的去除率隨pH值的變化曲線如圖4所示。

圖4 不同pH值對苯酚去除率的影響

由圖4可知，在酸性條件下，隨pH值的增加，去除率呈小幅的增加；在堿性條件下，去除率大幅下降。在pH值接近中性時，苯酚主要以極性相對較小的分子形態(tài)存在于溶液中，在pH值為7時，苯酚的去除率為79.6%，pH值<7時，吸附量變化不大，故吸附劑對苯酚的吸附作用最大，吸附效果最好，吸附率最高。

2.5 不同初始濃度對吸附性能的影響

通過吸附實驗，研究不同初始濃度對吸附性能的影響，吸附劑投加量取5 g，溫度30 ℃，震蕩30 min，pH值為7，做出吸附劑對苯酚的去除率隨不同初始濃度變化的曲線如圖5所示。

由圖5可知，隨著苯酚初始濃度的增大，不改變吸附劑投加量的條件下，苯酚的去除率逐漸增大，當苯酚初始濃度達到100 mg/L時，苯酚的去除率達到87.3%，隨著初始濃度的的增大并趨向于飽和。這說明當苯酚濃度小時，吸附達到平衡時吸附劑對苯酚的吸附量較小，所以去除率較低。當增加苯酚濃度時，吸附劑對苯酚的吸附量逐漸增大，去除率有所上升[8-9]。

圖5 不同初始濃度對吸附性能的影響

2.6 改性前后膨潤土對廢水中苯酚去除率的影響

利用以上實驗所得的最佳實驗條件分別對相同條件下的苯酚廢水進行去除實驗，所得的對比如圖6所示。

圖6 改性前后膨潤土對廢水中苯酚的去除率的影響

由圖6可知，在相同條件下改性前的膨潤土對苯酚的去除率為35.4%，而改性后的膨潤土對苯酚的去除率為89.3%，由此可知有機改性膨潤土對苯酚有較強的去除能力。

3 結(jié)論

實驗得出了有機改性膨潤土的最佳吸附條件：

投加量為5 g，吸附時間為30 min，pH值為7，苯酚初始濃度為100 mg/L時，苯酚的去除率達到87.3%，隨著初始濃度的增大并趨向于飽和。實驗結(jié)果表明CTMAB 改性膨潤土對苯酚的吸附性能明顯優(yōu)于鈉基膨潤土最大去除率達到89.3%。

[1] 聶錦旭,唐文廣,劉立凡.微波強化有機改性膨潤土對磷的吸附特性[J].環(huán)境工程學(xué)報,2010,4(8):1815-1818.

[2] 晏得珍,何玉風(fēng),王 艷,等.膨潤土的改性及在廢水處理中的應(yīng)用研究[J].水處理技術(shù),2009,35(5):25-30.

[3] 楊立紅,姜桂蘭,季桂娟,等.膨潤土的改性及在有機廢水處理中的應(yīng)用[J].世界地質(zhì),2001,20(1):90-94.

[4] 王 通,朱潤良,葛 飛,等.CTMAB/CPAM復(fù)合改性膨潤土吸附水中苯酚和硝基苯[J].環(huán)境科學(xué),2010,31(2):385-389.

[5] 楊柳燕,肖 琳,周 治,等.pH值對有機蒙脫土吸附苯酚的影響[J].環(huán)境化學(xué),2004,23(2):183-187.

[6] Zhu L,Ren X,YYu S.Use of acetyl timothy ammonium bromide-betonies to remove organic contaminants of varying polar character for water[J].Environ Sci Technol,1998,32(21):3374-3378.

[7] Yu-ki Masumoto,Rei Hanrada,Kazuhior Yokota,et al.Liquid-phase oxidation of benzene to phenol by vanadium eatalysts in aqueous solvent with high aeetie acid eoncentration[J].Journal of Molecular Catalysisa:Chemical,2002,184:215-222.

[8] 韓紅青,朱 岳.膨潤土改性及其應(yīng)用研究[J].無機鹽工業(yè),2011,43(10):5-8.

[9] 張玉柱,劉鵬君,曹朝真,等.膨潤土綜合利用[J].河北理工學(xué)院學(xué)報,2006,28(3):13-17.

Research on the Characteristics of Organic Modified Bentonite for Phenol Removing

Cheng Ting

(Taiyuan Institute of Technology , Taiyuan 030008 ， China)

Using bentonite as raw material,the CTMAB as the modifier,the organic modified bentonite are prepared,its character for adsorption and phenol removing is researched.The research condition including the dosage of adsorbent,adsorption time,pH value,initial phenol concentration,comparison of the removal rate before and after modification.The experimental result shows the optimal adsorption condition is,base on 1 L water samples,when the initial concentration of phenol is 20 mg/L,the dosage of adsorbent is 5 g,adsorption time is 30 min,pH value is 7.The initial concentration of phenol is 100 mg/L,the removal rate of phenol reached 87.3%,the removal rate of phenolby modified bentonite is two times as many as before,it shows that the modified bentonite has good adsorption performance to phenol.

bentonite ; CTMAB ; phenol

2016-09-11

程 婷(1989-)，女，助教，從事水污染控制與治理研究工作，E-mail:tingchengscdx@163.com。

TQ424.3

A

1003-3467(2016)12-0021-03