玉米芯對亞甲基藍的吸附實驗研究

徐靜瑤

摘 要：本研究利用農業(yè)廢棄物玉米芯吸附處理水體中的有機染料亞甲基藍，探究多種單因素對吸附效果的影響，以確定單因素變量中的最佳吸附條件。結果表明：在亞甲基藍初始濃度為200mg/L時，選用粒徑為40目的玉米芯0.3g，溶液pH=3，吸附溫度為40°C，恒溫攪拌2h的條件下，吸附效果最佳。

關鍵詞：玉米芯;亞甲基藍;吸附

一、引言

有機染料廣泛應用于紡織、印刷、涂料等領域，豐富了物質世界的色彩，成為人們生活中不可或缺的重要方面。而在染料生產和使用過程中約有10% ～ 20%直接排放到水體中[1]，含有機染料廢水分布面廣，具有色度深、水質變化大、有機毒物含量高、成分復雜以及難降解等特點，對水生生態(tài)系統(tǒng)及其邊界環(huán)境產生了巨大的沖擊。[2]目前染料廢水已成為威脅水環(huán)境安全的重要因素之一。[3]

吸附法是常用染料廢水處理方法之一，吸附劑的選擇則是關鍵。常用吸附劑為活性炭、分子篩、離子交換樹脂等，成本較高且再生困難，一般應用于濃度較低的染料廢水處理或深度處理。[4]近幾年來，隨著五大新發(fā)展理念的普及，?°以廢制廢?±的污染治理新思路進入人們的視野，部分農產品廢棄物具有潛在的吸附性能，且價格低廉，來源廣泛，在廢水處理方面?zhèn)涫荜P注。[5-6]

本實驗以農業(yè)廢棄物玉米芯為吸附劑，以有機染料亞甲基藍模擬廢水，探究在不同環(huán)境條件下玉米芯對亞甲基藍的吸附效果，以尋求最佳吸附條件。

二、實驗部分

（1）材料、試劑及儀器

玉米芯：取自農貿市場，經粉碎后過篩收集10目、20目、40目的玉米芯樣品，用蒸餾水沖洗并浸泡2h，除去可溶性物質和懸浮的細小物質，晾干備用。

亞甲基藍儲備液：精密配制濃度為200 mg/L的亞甲基藍標準溶液，繪制標準曲線所用標準溶液由儲備液稀釋得到。

儀器：恒溫磁力攪拌器，pH計，分光光度計（G21）。

（2）繪制亞甲基藍溶液標準曲線

配制50 mg/L亞甲基藍溶液，在600 ～ 700 nm范圍內測定吸收光譜，確定最大吸收波長為660 nm。梯度稀釋標準儲備液，配制成濃度為2、4、8、12、16、20 mg/L的標準溶液，在最大吸收波長處測出亞甲基藍在不同質量濃度下的吸光度，并繪制標準曲線。

標準工作曲線回歸方程為y=0.2506x-0.0059，R2=0.9999。

（3）單因素變量靜態(tài)吸附實驗

實驗分別從玉米芯的用量、吸附時間、吸附溫度、溶液pH值以及玉米芯粒徑等五個方面探究單因素變量對玉米芯吸附亞甲基藍效果的影響。

在一定溫度和壓強下，m 克玉米芯吸附 x 毫克的亞甲基藍，對應吸附容量。利用分光廣度法在660 nm處測定玉米芯對亞甲基藍溶液吸附前后的溶液吸光度，計算被吸附亞甲基藍的含量，從而求出玉米芯對亞甲基藍的吸附量。

V：溶液體積，L;

c0：吸附前亞甲基藍溶液的濃度，mg/L;

c1：吸附后亞甲基藍溶液的濃度，mg/L;

m：吸附劑玉米芯的用量，g。

1玉米芯用量對吸附效果的影響

取50 mL質量濃度為200 mg/L的亞甲基藍溶液，分別加入0.1 g、0.2 g、0.3 g的粒徑為40目的玉米芯，調節(jié)溶液pH=3，置于25℃的磁力攪拌器中恒溫攪拌4h，靜置然后取其上清液，在最大吸收波長處測定其吸光度。吸附結果如圖2所示。

由圖2可知，在實驗研究范圍內，吸附量隨玉米芯用量的增加而增加，吸附效果漸強。在0.1至0.2范圍內，吸附量顯著增加;而0.2至0.3范圍內，吸附量增加較緩。當玉米芯用量為0.3g時，吸附效果最好。預計繼續(xù)增加玉米芯用量，對吸附效果的影響逐漸平穩(wěn)。

2 吸附時間對吸附效果的影響

稱取一系列的粒徑為40目的玉米芯0.3 g，加入50 mL質量濃度為200 mg/L的亞甲基藍溶液，調節(jié)溶液pH=3，在25℃的磁力攪拌器中分別恒溫攪拌0.5、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4 h，靜置然后取上清液，在最大吸收波長處測定其吸光度。吸附結果如圖3所示。

由圖3可知，玉米芯對亞甲基藍的吸附量隨吸附時間的增加而增加，吸附效果漸強。當吸附時間為4 h時，吸附量最大，吸附效果最佳。

3吸附溫度對吸附效果的影響

分別稱取一系列的粒徑為40目的玉米芯0.3 g，加入50mL質量濃度為200 mg/L的亞甲基藍溶液，調節(jié)溶液pH=3，在溫度設置為20、25、30、35、40℃的磁力攪拌器中恒溫攪拌4 h，靜置然后取上清液，在最大吸收波長處測定其吸光度。吸附結果如圖4所示。

由圖4可知，不同溫度下玉米芯對亞甲基藍吸附效果不同，玉米芯對亞甲基藍的吸附量隨吸附溫度的增加而增加，吸附效果漸強。其中溫度為40°C時吸附效果最好。

4溶液pH值對吸附效果的影響

取50 mL質量濃度為200 mg/L的亞甲基藍溶液，將溶液pH值分別調至1、3、5，分別加入粒徑為40目的玉米芯0.3 g，置于25℃的磁力攪拌器中恒溫攪拌4 h，然后取其上清液，在最大吸收波長處測定其吸光度。吸附結果如圖5所示。

由圖5可知，在不同pH值的亞甲基藍溶液中，玉米芯對亞甲基藍的吸附效果有明顯所區(qū)別。在實驗研究范圍內，吸附量隨溶液pH的增大先增大后減小，當溶液pH=3時吸附量最大。故當溶液pH=3時，玉米芯對亞甲基藍的吸附效果最佳。

5玉米芯粒徑對吸附效果的影響

取50 mL質量濃度為200 mg/L的亞甲基藍溶液，調節(jié)溶液pH=3，分別加入粒徑為10目、20目、40目的玉米芯0.3 g，置于25℃的磁力攪拌器中恒溫攪拌4 h，然后取其上清液，在最大吸收波長處測定其吸光度。吸附結果如圖6所示。

由圖6可知，實驗研究范圍內，玉米芯對亞甲基藍的吸附量隨粒徑的增大而增大，其中粒徑為40目的玉米芯吸附效果最佳。

結束語

玉米芯對于初始濃度為50 mL 200 mg/L的亞甲基藍溶液的最佳吸附條件為：使用粒徑為40目的玉米芯0.3g，在pH=3時的溶液中，40°C恒溫攪拌4h。

鑒于以上得出的實驗結果，玉米芯作為一種來源廣泛的農業(yè)廢棄物，吸附有機染料亞甲基藍的效果十分顯著，故利用類似玉米芯的農業(yè)廢棄物吸附處理染料廢水具有廣闊的應用前景且經濟可行。

參考文獻

[1] Wang Y ， Chen M ， Chun H U ， et al. A study of dye degradation in the combination process of photocatalytic oxidation with biochemical oxidation[J]. ACTA SCIENTIAE CIRCUMSTANTIAE， 2000.

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[3] 任南琪，周顯嬌，郭婉茜，楊珊珊.染料廢水處理技術研究進展[J].化工學報，2013，64（01）：84-94.

[4] 朱虹.印染廢水處理技術[J].中國紡織出版社，2004.

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