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污水中1,2,4—三氯苯的吸附研究

2017-04-07孙艳华

祖国 2016年22期
关键词:氯苯水溶液微孔

摘要:由于农药的大量使用,氯苯类化合物会随雨水造成面源污染。颗粒活性炭(GAC)能实现对1,2,4-三氯苯(1,2,4-TCB)的高去除率,本文主要研究电解液对GAC吸附1,2,4-TCB的吸附效果的影响。为实际应用提供理论依据。

关键词:1,2,4-三氯苯 颗粒活性炭 吸附

氯苯类化合物(CBs)属于卤代芳烃,其中1,2,4-TCB属于重点危害化学品,属于可吸附有机卤化物,能随食物链富集在人体内产生危害。进入人体内可以蓄积,抑制神经中枢,严重中毒会损害内脏,CBs中1,2,4-TCB对肝脏的毒性是最大的。因此,彻底清除1,2,4-TCB的污染,对于保证人类健康生活,促进水土资源的持续利用和实现全球经济的可持续发展具有非凡的现实意义。

用吸附法研究1,2,4-TCB操作简单、成本相对较低。吸附法中常用的吸附剂有颗粒活性炭、活性炭、多壁碳纳米管、超高微孔聚苯乙烯、粉煤灰、粘土、CTMAB -膨润土等。其中颗粒活性炭(GAC)可再生,作为吸附材料越来越受到重视,已被广泛应用于各个领域。本研究在GAC快速去除废水中典型有机污染物——1,2,4-TCB的基础上,进一步研究电解液的加入对吸附效果的影响。为GAC吸附废水中1,2,4-TCB的实际应用提供理论依据。

一、材料与方法

(一)试验材料

试验试剂:1,2,4-TCB水溶液、电解液(含0.1 mol/L NaCl、0.1 mol/L CaCl2、0.1 mol/L NaN3的水溶液);

主要仪器:双光束紫外可见分光光度计(Tu-1901)、气相色谱仪(Agilent 6890 N)、台式高速离心机(TG16-WS)、真空抽滤机(SHZ-III)。

(二)试验方法

准确称取0.4 g GAC,置于150 ml干燥具塞三角瓶中,加入pH = 7的50 ml,20mg/L的水溶液或电解液,放入20 ℃、115 rpm恒温振荡培养箱振荡1.0 h,取样分析。由紫外可见分光光度计对1,2,4-TCB溶液扫谱,用气相色谱法对1,2,4-TCB进行定量测量进行分析。

二、电解液的加入对GAC吸附效果的影响

GAC去除1,2,4-TCB的去除效率比一些研究的去除率高、时间短的优点。如:张伟等采用复合光催化剂对初始浓度为7.5 mg/L的1,2,4-TCB进行降解,在1.0 h时的降解率为70%;纳米TiO2对1,2,4-TCB的降解为51%;紫外光对1,2,4-TCB降解率在1.0 h为30%;林壮立利用羊角月牙藻对l mg/L的1,2,4-TCB的降解率在7d时达52.8%。原因是:在吸附的初始阶段,与微孔结构相关的微孔吸附机制起主导作用。微孔结构内表面吸附位点因其受到孔壁和微孔毛细管的多重影响,成为高能位点,对于1,2,4-TCB具有优先选择性和强亲和力,所以在吸附初期具有充足的吸附位点的情况下,吸附质优先被高能位点所吸附,而进入到微孔结构当中去,因此,使微孔填充机制成为了吸附初期影响吸附过程的主导机制。微孔活性位点比较多,所以,吸附初期的吸附速率就快。

GAC分别吸附1,2,4-TCB水溶液和1,2,4-TCB电解液,两种情况同时达到吸附平衡时的吸附效果列于表1。由表1可知,GAC吸附用电解液稀释的1,2,4-TCB溶液的吸附效果小于用水稀释的1,2,4-TCB溶液的吸附效果。分析原因是反应液中存在电解液,当吸附达到平衡时,由于电解液的存在使得吸附效果大幅度下降,平衡时间变长。原因是:电解液中存在大量的Na+、Cl-、Ca+2等离子,GAC有一部分孔隙会吸附这些粒子,从而导致对1,2,4-TCB的吸附效果下降。

三、结语

电解液的加入影响GAC的吸附能力,有电解质溶液时GAC的吸附效果变差。

参考文献:

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[6]张伟,施周,张茜等.碳纳米管负载TiO2对1,2,4-三氯苯的光降解研究[J].环境科学,2011,(07).

(基金项目:宁夏回族自治区级大学生创新训练项目:海绵城市初步研究—城市雨水收集系统模型制作与研究,编号:NXCX2016357;作者简介:孙艳华,硕士,中国矿业大学银川学院,研究方向:水处理与资源化,雨水利用。)

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