酵母球吸附水中對硝基苯胺的行為研究

關愛民等

摘要[目的] 研究酵母球吸附水中對硝基苯胺的吸附熱力學特征。[方法]測定pH、溫度以及酵母空心球的用量對對硝基苯胺吸附行為的影響。[結果] 溫度對硝基苯胺的平衡吸附量的影響不大，在小范圍隨溫度的升高而降低。pH在2.0～8.0范圍內，對硝基苯胺都有較高的吸附量。酵母球用量對對硝基苯胺的吸附在一定范圍內呈正比，直至達到飽和。對硝基苯胺在酵母空心球上的吸附等溫線都能很好地利用Freundlich方程進行擬合，吸附為放熱反應且為優惠型吸附，其吸附行為為自發、放熱的熵減少過程。[結論]空心球表面有大量的親水性和疏水性基團。它的兩親屬性和特定的化學官能團表明，它是一種潛在的優秀吸附劑。

關鍵詞酵母空心球；對硝基苯胺； 吸附； 吸附熱力學

中圖分類號S182文獻標識碼A文章編號0517-6611（2014）14-04169-03

Study on Adsorption Behavior of Pnitroaniline from Aqueous Solution by Amphiphilic Hollow Carbonaceou Microspheres

GUAN Aimin，WU Qiang et al （Pharmacy Academy of Henan University， Kaifeng， Henan 475004）

Abstract[Objective] The research aimed to study the adsorption behavior of Pnitroaniline from aqueous solution onto Amphiphilic carbonaceous microspheres. [Method] The effects of pH，temperature and the amount of carbonaceous microspheres on adsorption behavior were investigated. [Result] Adsorption amount and temperature had little effects，and in a small range with the temperature raise and lower. PHCSs had higher adsorption capacity as pH in the range of 2.0-8.0. PHCSs dosage on the Pnitroaniline adsorption within a certain range proportion， until it reached saturation.The adsorption isotherms of Pnitroaniline appeared to be nonlinear and obeyed to Freundlich equation very wel1. [Conclusion] The amphiphilic property and the specific chemical composition of the PHCSs made them be an excellent potential sorbent.

Key words Amphiphilic carbonaceous microspheres； Pnitroaniline； Adsorption； Adsorption thermodynamics

酵母，作為釀造工業的副產物，被認為是工業有機廢棄物，已引起極大的關注。有研究表明，這些釀酒酵母細胞可以通過溫和的水熱處理形成具有可控、細殼孔隙度的碳硅質微球（Porous hollow carbonaceous spheres，PHCSs）[1]。有趣的是，這些微球的表面覆蓋著疏水性和親水性官能團，被賦予了兩親特性。已有研究表明，酵母具有良好地吸附性，能很好地從污水中吸附金屬鎘[2]、鉻[3]、放射性核素銫[4]以及有機污染物如苯酚[1]等，而對苯胺類有機物的吸附鮮有研究。PHCSs不僅能夠很好地分散在水中，而且能很好地分散在氯仿、甲苯等極性溶劑中。另外，酵母球表面有很多化學官能團，如共軛的C=C雙鍵和氧取代的C=C雙鍵、羰基、羧基、羥基、醚和酯基團等。兩親屬性和特定的化學官能團揭示酵母可能是潛在的優秀吸附劑。對硝基苯胺是一種重要的化工原料，又稱冰染染料大紅GG色基，主要用作偶氮染料中間體，也可用作分析試劑、醫藥中間體及用于合成染色劑黑色鹽K。它的毒性比苯胺強，能引起血液中毒，損害肝臟、患皮膚濕疹及皮炎等癥。

表2顯示各個不同條件下吸附焓變均為負值，表明酵母空心球對對硝基苯胺吸附是放熱過程，升高溫度，不利于吸附。隨著吸附量的增加，吸附焓變的絕對值降低，說明空心球的表面是不均勻的。

42卷14期關受民等酵母球吸附水中對硝基苯胺的行為研究3 結論與討論

現有的對硝基苯胺類廢水治理的方法主要有萃取法、氧化還原法、生物法、粉煤灰吸附法等[11]。這些方法或多或少都存在某些不足。由于缺乏有效的治理方法，許多生產對硝基苯胺的廠家對母液廢水只進行簡單處理后即排入水環境中。這不僅嚴重破壞生態環境，而且造成資源的浪費，不符合當今倡導的清潔生產與可持續發展的理念。利用釀造工業副產物酵母球，成本較低，具有一定的吸附能力。已有研究證明，它對環境中的污染金屬和有機污染物苯酚等具有一定的吸附作用[1]。該研究證明了酵母球對對硝基苯胺的吸附特性。酵母空心球在水體環境的pH范圍內是一種很好的吸附劑，等溫吸附曲線符合Freundlich方程。對硝基苯胺在酵母空心球上的吸附量與溫度負相關。吸附反應是一個放熱反應，吸附反應為自發的熵減小過程。在酸性、中性條件下，酵母空心球對水中對硝基苯胺的吸附效果均良好，其吸附特征表現為單分子層吸附。經預處理的酵母球與新型吸附材料碳納米管在形狀和結構上有許多相似的地方。研究結果表明，吸附對硝基苯胺的行為及影響與耿成懷等[12]所研究碳納米管吸附苯胺的行為及影響因素等結果比較接近。但是，酵母對對硝基苯胺要得到較高的吸附效果，其吸附所用時間較長，要12 h之久，而適用吸附劑一般1 h就夠了，所以還需要找到更好的處理酵母的方法以滿足需要。由此可知，酵母球是未來一種潛在的優秀吸附劑。該研究為利用酵母球對有機廢水的凈化處理提供理論和實踐依據。

參考文獻

[1] GUAN Z R，LI L，HE L L，et al.Amphiphilic hollow carbonaceous microspheres for the sorption of phenol from Water[J].Journal of Hazardous Materials，2011，196：270-277.

[2] 王戰勇，張晶，蘇婷婷.啤酒廢酵母對鎘子的吸附研究[J].生物學雜志，2007，24（2）：37-40.

[3] 張超，欒興社，張維建，等.固定化啤酒廢酵母對Cr6+吸附行為的研究[J].食品研究與開發，2013，34（4）：14-17.

[4] 陳燦，王建龍.釀酒酵母對放射性核素銫的生物吸附[J].原子能科學技術，2008，42（4）：308-312.

[5] 章思規.精細有機化學品技術手冊[K].北京：科學出版社，1992：1383-1385.

[6] 奚旦立，孫裕生，劉秀英.環境監測[M].北京：高等教育出版社，1995：6.

[7] JIN X C.Chemistry of Organic Contaminants[M].Beijing：Tsinghua University Press，1990：287-306.

[8] PAYNE G F，MAITY N.Solute adsorption from water onto a “modified” sorbent in which the hydrogen binding site is protected from water.Thermodynamics and Separations[J].Ind Eng Chem Res，1992，31：2024-2033.

[9] BELL J P，TSEZOS M.Removal of hazardous organic pollutants by biomass adsorption[J].Water Pollution Control Federation，1987，59（4）：191-198.

[10] VON OEPEN B，KORDEL W，KLEIN W.Sorption of nonpolar and polar compounds to soils：Processes，measurement and experience with the applicability of the applicability of the modified OECD guideline[J].Chemosphere，1991，22：285-304.

[11] 沈曉莉，吳利霞.對硝基苯胺廢水處理技術研究進展[J].化工生產與技術，2008，6（15）：49-52.

[12] 耿成懷，成榮明，徐學誠，等.碳納米管對苯胺的吸附行為[J].應用化學，2004，21（7）：737-739.