改性橘皮粉末對廢水中亞甲基藍的吸附研究

陳瀚麟（太原師范學(xué)院化學(xué)系，山西晉中030619）

改性橘皮粉末對廢水中亞甲基藍的吸附研究

陳瀚麟（太原師范學(xué)院化學(xué)系，山西晉中030619）

本文選用橘皮粉末為基質(zhì)，無水乙醇-NaOH為改性劑，制備了新型改性生物質(zhì)吸附劑，用于模擬廢水中亞甲基藍的吸附實驗，采用單因素實驗法考察了溶液初始濃度、吸附劑投加量、吸附時間及體系pH對吸附性能的影響，并用正交試驗法優(yōu)化了最佳吸附條件。結(jié)果表明：改性橘皮粉末對廢水中亞甲基藍的吸附性能良好，且吸附劑投加量和溶液初始濃度對吸附反應(yīng)的影響最大，在最佳吸附條件下去除率可達93.5%，吸附量為55.8mg/g。

橘皮；印染廢水；亞甲基藍

印染工業(yè)是我國國民經(jīng)濟的一大支柱，印染產(chǎn)品在皮革染料、建材涂料、文具油墨等行業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。然而，印染工業(yè)產(chǎn)生的廢水成分復(fù)雜、有機物含量高、色度深、毒性強、且難于降解，對水體和生態(tài)環(huán)境破壞較大，一直都是環(huán)保部門關(guān)注的焦點。長期以來，印染工業(yè)大多采用高級氧化法、化學(xué)混凝法、活性炭吸附法、膜分離法等處理印染廢水，這些技術(shù)或操作較難，或成本太高，或效率較低，難以推廣普及。近年來，在綠色化學(xué)理念的影響下，業(yè)內(nèi)專家開始將橘子皮、瓜子殼、甘蔗渣等廉價易得的生物廢料用于工業(yè)廢水處理領(lǐng)域，研究發(fā)現(xiàn)生物廢料處理印染廢水操作簡單、吸附率較高，且經(jīng)過改性后的生物廢料去除效果更好。本文采用無水乙醇-NaOH改性橘皮作吸附劑，用于模擬印染廢水中亞甲基藍的吸附試驗，并用單因素實驗法和正交試驗法對吸附影響因素和最佳條件進行了研究。

1 實驗部分

1.1 材料與試劑

無水乙醇-NaOH改性橘皮粉末：取新鮮橘皮若干，切塊，蒸餾水洗滌3次，置于60℃烘箱中烘干，研碎，過60目篩。稱量50g預(yù)處理過的橘皮粉末加入盛有0.1L無水乙醇、0.1L 1mol/L的NaOH溶液和0.25L蒸餾水的燒杯內(nèi)，電動攪拌1d，洗滌至中性，抽濾、烘干、研碎、過篩，備用。

亞甲基藍模擬廢水：由亞甲基藍加蒸餾水配制，濃度為1g/L。

實驗試劑無水乙醇、氫氧化鈉、亞甲基藍等均為分析純。

1.2 分析儀器

722型分光光度計；pHS-2型精密酸度計；FA2004N電子天平。

1.3 實驗方法

取一定量的改性橘皮粉末吸附劑投入盛有100mL亞甲基藍模擬廢水的錐形瓶中，用HCl和NaOH調(diào)至實驗所需pH，室溫下置于康氏振蕩器上中振蕩一定時間，于1000r/min離心機上離心10min，用砂芯漏斗過濾，取上清液用分光光度計于664nm處測算平衡濃度，計算出去除率η(%)和吸附量qe(mg/g)。

式中，c0、ce分別為亞甲基藍初始與平衡濃度，V為溶液體積，m為改性橘皮粉末質(zhì)量。

2 結(jié)果與討論

2.1 單因素實驗

2.1.1 亞甲基藍初始濃度的影響

實驗條件：改性橘皮0.5g，吸附時間60min，體系pH為7，亞甲基藍初始濃度10～100mg/L。當(dāng)亞甲基藍初始濃度低于60mg/ L時，去除率隨著其濃度增加而增大，此后濃度繼續(xù)增加，去除率反而下降，這說明60mg/L為亞甲基藍的最佳吸附濃度，該條件下去除率為72.3%。

2.1.2 改性橘皮投加量的影響

實驗條件：亞甲基藍初始濃度60mg/L，吸附時間60min，體系pH為7，改性橘皮0.1～1g。改性橘皮吸附劑用量低于0.4g時，去除率隨著投加量增加而增大，此后繼續(xù)增大投加量，去除率變化不明顯，而吸附量迅速下降，這是由于體系內(nèi)亞甲基藍總量一定，改性橘皮為0.4g時已達吸附平衡，增大投加量反而使得單位吸附劑吸附亞甲基藍效率降低。

2.1.3 吸附時間的影響

實驗條件：亞甲基藍初始濃度60mg/L，改性橘皮0.4g，體系pH為7，吸附時間10～100min。吸附時間少于60min時，去除率隨著時間延長而增加，時間繼續(xù)延長，去除率不再增加，反而略微降低，說明60min時該體系已達吸附平衡，時間延長甚至?xí)l(fā)生部分解吸。

2.1.4 體系pH的影響

實驗條件：亞甲基藍初始濃度60mg/L，改性橘皮0.4g，吸附時間60min，體系pH為1～10。隨著體系pH值的增加，去除率顯著增加，這是由于酸性條件下，H+會和亞甲基藍競爭吸附劑的活性位點，在pH為9時，吸附效果最好，去除率達到92.3%。

2.2 正交試驗

根據(jù)正交試驗規(guī)則，以亞甲基藍的去除率和改性橘皮粉末的吸附量為因變量，選取上述四個因素各三個水平，采用L9（34）表進行試驗設(shè)計。

表1 因素水平

利用極差分析法，以去除率為依據(jù)，影響主次A＞B＞D＞C，最優(yōu)組合為A1B3C1D2；以吸附量為依據(jù)，影響主次B＞D＞A＞C，最優(yōu)組合為A2B2C2D1。綜合考慮，吸附劑用量和亞甲基藍濃度影響最大，體系pH次之，吸附時間最小，將最優(yōu)水平A2B3C2D2進行驗證，去除率為93.5%，吸附量為55.8mg/g。

3 結(jié)語

經(jīng)過無水乙醇-NaOH改性的橘皮粉末對廢水中的亞甲基藍進行吸附研究，吸附劑用量和亞甲基藍溶液初始濃度的影響最大，采用正交試驗進行條件優(yōu)化，當(dāng)亞甲基藍初始濃度60mg/ L，改性橘皮0.5g，吸附時間60min，體系pH為9時，吸附效果最好，去除率可達93.5%，吸附量為55.8mg/g。

[1] 宋娟娟.橘子皮對亞甲基藍吸附性能的研究[J].湖南城市學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版),2014,23(2):58-62.

[2] 薛美香.改性橘皮對亞甲基藍廢水的脫色研究[J].井岡山大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2014(2):35-38.