玉米芯介孔炭對實(shí)驗(yàn)室有機(jī)廢水的吸附研究

于嬌嬌 甘黎明 汪永麗 崔列蘭 鄔靜 高蘭玲

摘要：本文研究了玉米芯介孔炭對實(shí)驗(yàn)室有機(jī)廢水的吸附效果，研究表明玉米芯介孔炭對實(shí)驗(yàn)室廢水中的苯甲酸、水楊酸、磺基水楊酸和山梨酸等有機(jī)物的處理效果明顯，為實(shí)驗(yàn)室廢水的經(jīng)濟(jì)、原位、及時(shí)、方便的處理提供了參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：介孔炭；吸附；苯甲酸；磺基水楊酸；水楊酸

Abstract：This article investigated Adsorption of corncob mesoporous carbon in laboratory organic wastewater. The results showed that corncob mesoporous carbon have a good adsorption properties for benzoic acid，sulfosalicylic acld and salicylic acid in laboratory organic wastewater. Such a study provides references for economical timely and convenient treatment of organic wastewater

Key words：mesoporous carbon；adsorption；benzoic acid；sulfosalicylic acld；salicylic acid

近幾十年來，隨著高等教育的擴(kuò)招和國家對教科研投入比重的不斷增加，高等院校和科研院所實(shí)驗(yàn)室廢水的排放量也不斷增加。許多實(shí)驗(yàn)室廢水，尤其是中心城區(qū)和居民區(qū)的化學(xué)實(shí)驗(yàn)室廢水直接排入居民的排水管道，通過下水道形成交叉污染，最后流入江河中或者滲入地下，對水資源的危害不可估量[1]。實(shí)驗(yàn)室廢水中含有大量的污染性物質(zhì)，根據(jù)廢水中所含主要污染物性質(zhì)，可以分為實(shí)驗(yàn)室有機(jī)和無機(jī)廢水兩大類[2]，其中有機(jī)廢水污染范圍更廣，危害更大[3]。

目前有機(jī)廢水的處理一般采用焚燒法、溶劑提取法、絮凝沉淀法[4]、氧化分解法[5、6]以及生物處理法[7]，當(dāng)然也有用活性炭法處理有機(jī)實(shí)驗(yàn)室廢水[8]。介孔炭是孔徑介于2nm～50nm的活性炭，具有比較面積大，孔徑均勻適中，壁厚均勻，吸附容量大，吸附速度快、吸附機(jī)械強(qiáng)度好，熱穩(wěn)定性和耐腐蝕性好等特點(diǎn)，對于水中的有機(jī)污染物是一種高效吸附劑，具有吸附速率快和吸附容量高等特點(diǎn)，在廢水處理領(lǐng)域有巨大應(yīng)用前景[9]。

1實(shí)驗(yàn)部分

1.1試劑與儀器

（1）試劑與藥品：玉米芯介孔炭（自制）；本校實(shí)驗(yàn)室廢水；苯甲酸；水楊酸；磺基水楊酸；無水乙醇。

（2）儀器：紫外-可見分光光度計(jì)（UV-1801 型）；粉粹機(jī)（SL-200A型）；真空干燥箱（DZF-O型）；水浴恒溫振蕩器（SHA-C型）；臺式離心機(jī)（TDL-40型）；電子分析天平（FA160N型）。

1.2介孔炭的制備

玉米芯用粉粹機(jī)粉粹，過篩，取粒徑為 0.15～0.25mm 的玉米芯顆粒用磷酸活化法于550℃氮?dú)鈿夥罩校銣鼗罨?h后，用去離子水反復(fù)沖洗過濾至中性，然后將活性炭放入真空干燥箱內(nèi)在120℃下干燥12h.得到比表面積為1610m2/g，孔容為1.72cm3/g，中孔率達(dá)到66%的玉米芯介孔活性炭[10、11]。

1.3 實(shí)驗(yàn)室有機(jī)廢水吸附試驗(yàn)

取100ml實(shí)驗(yàn)室有機(jī)水廢水置于6個(gè)250mL錐形瓶中，分別加入0.00g、0.020g、0.040g、0.060g、0.080g、0.100g和0.120g的介孔炭，放置在恒溫?fù)u床中振蕩0.5h，控制溫度為25℃，轉(zhuǎn)速為120r/min。吸附平衡后，將溶液離心分離取上清液，用0.45μm的微孔濾膜過濾后，分析樣品中的苯甲酸、水楊酸、磺基水楊酸等組分的含量，計(jì)算吸附率和殘余量。

Re=（C0-C）/C0×100%

式中，Re為吸附率，%；C0和C分別為吸附前與吸附后溶液中各組分的質(zhì)量濃度。

1.4實(shí)驗(yàn)室有機(jī)廢水中各組分含量的分析

（1）苯甲酸的質(zhì)量濃度用分光光度法，于波長228nm測定，制得標(biāo)準(zhǔn)曲線為 y = 0.131x - 0.0008（r=0.9999），A 為吸光度，c 為苯甲酸質(zhì)量濃度。

（2）磺基水楊酸的質(zhì)量濃度用分光光度法，于波長234nm測定，制得標(biāo)準(zhǔn)曲線為 y = 0.0293x + 0.0012（r=0.99999），A 為吸光度，c 為磺基水楊酸質(zhì)量濃度。

（3）水楊酸的質(zhì)量濃度用分光光度法，于波長231nm測定，制得標(biāo)準(zhǔn)曲線為 y = 0.0231x + 0.0015（r=0.9999），A 為吸光度，c 為水楊酸質(zhì)量濃度。

2 結(jié)果與討論

2.1 吸附劑加入量對苯甲酸吸附效果的影響

實(shí)驗(yàn)室廢水中苯甲酸的含量為71.40mg/L，在溫度為25℃，振搖轉(zhuǎn)速為120r/min，吸附震蕩時(shí)間為0.5h的條件下，考查介孔炭加入量對實(shí)驗(yàn)室廢水中苯甲酸吸附效果的影響，分析結(jié)果如圖所示。由圖1可知，隨著吸附劑用量增加，介孔炭對苯甲酸的吸附量逐漸增大，當(dāng)吸附劑用量增加到0.6 g/L 后，苯甲酸吸附率即超過95%，因此玉米芯介孔炭對苯甲酸的吸附效果顯著。

2.2 吸附劑加入量對磺基水楊酸吸附效果的影響

實(shí)驗(yàn)室廢水中磺基水楊酸的含量為7.64mg/L，在溫度為25℃，振搖轉(zhuǎn)速為120r/min，吸附震蕩時(shí)間為0.5h的條件下，考查介孔炭加入量對實(shí)驗(yàn)室廢水中磺基水楊酸吸附效果的影響，分析結(jié)果如圖所示。由圖2可知，隨著吸附劑用量增加，介孔炭對磺基水楊酸的吸附量逐漸增大，當(dāng)吸附劑用量增加到1.0 g/L 后，磺基水楊酸吸附率超過95%，因此玉米芯介孔炭對磺基水楊酸的吸附效果也比較好。

2.3 吸附劑加入量對磺基水楊酸吸附效果的影響

實(shí)驗(yàn)室廢水中水楊酸的含量為37.47mg/L，在溫度為25℃，振搖轉(zhuǎn)速為120r/min，吸附震蕩時(shí)間為0.5h的條件下，考查介孔炭加入量對實(shí)驗(yàn)室廢水中水楊酸吸附效果的影響，分析結(jié)果如圖所示。由圖2可知，隨著吸附劑用量增加，介孔炭對水楊酸的吸附量逐漸增大，當(dāng)吸附劑用量增加到0.4 g/L 后，水楊酸吸附率即超過95%，因此玉米芯介孔炭對水楊酸的吸附效果非常顯著。

3結(jié)論

介孔炭比表面積較大，而且孔徑大，材料的物理化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定，主要由炭骨架和表面的羥基、羧基等極性基團(tuán)構(gòu)成，對于水中的有機(jī)污染物是一種高效吸附劑[12]。實(shí)驗(yàn)表明玉米芯介孔炭對實(shí)驗(yàn)室廢水中的苯甲酸、磺基水楊酸、水楊酸等有機(jī)物的確實(shí)吸附效果顯著。為實(shí)驗(yàn)室廢水的經(jīng)濟(jì)、原位、及時(shí)、方便的處理提供了可行性參考依據(jù)。

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作者簡介：

于嬌嬌，1987年1月，女，山東莒縣，漢族，碩士研究生學(xué)歷，主要研究方向?yàn)榻逃⒛茉磁c環(huán)境。