生物炭-殼聚糖微球對水中分散黃染料的吸附研究

王小梅

【摘要】近年來，生物炭-殼聚糖復合材料因其優異的吸附性能一直是環境領域的研究熱點。本文以生物炭-殼聚糖微球為吸附劑吸附分散黃染料，對其吸附性能的影響因素進行了探討。主要研究結論為通過生物炭-殼聚糖微球對分散黃23染料的吸附實驗可知，影響吸附性能的因素有：投加量、，.值、反應溫度、振蕩速度。隨著生物炭-殼聚糖微球投加量的增加，對分散黃23染料的脫色效果增強。隨振蕩溫度的升高脫色率下降，表明吸附為放熱反應。溶液pH值對生物炭-殼聚糖微球吸附分散黃23染料能力有很大影響，脫色率先隨pH增大而增大，pH=6脫色率達到最大值，之后脫色率隨，.增大而減小。振蕩速度越快，生物炭-殼聚糖微球對分散黃染料的脫色率增強。

【關鍵詞】生物炭-殼聚糖微球 分散黃染料 吸附性能

現代許多工業如紡織業、食品加工業等每年排放大量的印染廢水，已成為國內外環保行業關注的焦點[1，2]。分散染料是我國生產量較大的一種非離子型染料，其中占有絕大部分的種類是結構中含有偶氮鍵的偶氮型染料，性質穩定。分散黃23染料是其中一種代表性的有機分散黃染料。印染廢水有機物含量高，直接排放到自然水體會消耗水體中的溶解氧，對水生生物的生存造成威脅，破壞了自然環境生物鏈。因此有效處理印染廢水一直是環境科學和工程領域的關注焦點[1，2]。治理印染廢水的方法很多，其中I側咐法是應用廣泛的處理方法之一。本實驗以袖子皮為原料制備生物炭，以最優制備溫度下的生物炭和殼聚糖為原料，采用共沉淀法制備得到生物炭-殼聚糖微球。

1.1 實驗材料與儀器

1.1.1 實驗材料

生物炭-殼聚糖微球：殼聚糖質量分數4%、生物炭與殼聚糖的質量比1：1、NaOH摩爾濃度0.3mol/L、乙酸體積分數為1%。其他試劑均為分析純。

1.2 分散黃染術中吸附實驗方法

1.2.1 吸附影響因素

采用平衡實驗探討咧咐劑投加量、振蕩溫度、溶液pH、振蕩速度對吸附效果的影響。吸附實驗和空白實驗分別重復3次，以降低實驗誤差。

1.2.2 測定方法

分散黃23染料濃度測定采用紫外分光光度法。

1.3 結果與討論

1.3.1 吸附影響因素

（1）投加量的影響

當投加量從0.005g增加到0.01g時，生物炭-殼聚糖微球對分散黃染料的脫色率較低且吸附緩慢。投加量從0.01g增加到0.03g時，脫色率明顯增大。當投加量從0.03g增加到0.06g時，生物炭-殼聚糖微球對分散黃染料的脫色率增大并且吸附速度加快。隨著生物炭-殼聚糖微球投加量的增加，吸附位點的數量增多，增加了微球與分散黃染料的接觸機會，從而提高了對分散黃染料的脫色率。

（2）振蕩溫度的影響

隨振蕩溫度的升高，脫色率略下降，表明吸附為放熱反應。這表明低溫可能有利于吸附的進行。

（3）溶液pH的影響

在pH3-6的范圍內，脫色率隨pH值的增加而增加，當pH為6時，生物炭-殼聚糖微球對分散黃染料的脫色率達到最大值，分散黃23染料的脫色率達到80.97%。分散黃23染料是非離子型染料，對于生物炭-殼聚糖微球表面有更強的親和力。一般在水溶液中帶有負電荷。酸性條件下生物炭-殼聚糖微球表面的氨基和輕基分別以陽離子形式存在，與分散黃染料分子之間發生靜電吸引作用，使得分散黃染料脫色率增高。因此，在弱酸性到弱堿勝條件下，最有利于生物炭-殼聚糖微球對分散黃染料的脫色。根據實驗得到pH值為6時，生物炭-殼聚糖微球對分散黃染料的脫色率達到最大值。

（6）振蕩速度的影響

當振蕩速度為50-100 r/min時，隨著振蕩速度增加，對分散黃染料的脫色率增加，但是整個吸附過程中，吸附速度緩慢，脫色率均較低。當振蕩速度為150-21。材min時，隨著振蕩速度增加，對分散黃染料的脫色率明顯增加，吸附速度加快。

通過一定的振蕩速度能夠破壞生物炭-殼聚糖表面的動力邊界層，增加分散黃染料分子和生物炭-殼聚糖微球之間的相對速度，使得生物炭-殼聚糖微球表面固定液膜的厚度變薄，進而加快了分散黃染料分子擴散速率，提高生物炭-殼聚糖微球的脫色能力。

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