有机改性膨润土吸附去除苯酚的特性研究

2017-01-05程婷

河南化工 2016年12期

关键词：膨润土苯酚投加量

程婷

(太原工业学院，山西太原 030008)

有机改性膨润土吸附去除苯酚的特性研究

程婷

(太原工业学院，山西太原 030008)

以膨润土矿为原料，十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)为改性剂制备出有机膨润土，进行吸附去除苯酚的特性研究，主要研究条件：有吸附剂投加量、吸附时间、pH值、苯酚初始浓度、改性前后去除率的对比。实验结果表明，最佳吸附条件为：以1 L水样为基础，苯酚初始浓度为20 mg/L时，吸附剂投加量为5 g，吸附时间为30 min，吸附pH值为7。当苯酚初始浓度达到100 mg/L时，苯酚的去除率达到87.3%，改性后的膨润土对苯酚的去除率是改性前的两倍多，可见改性膨润土对苯酚有良好的吸附性能。

膨润土；十六烷基三甲基澳化铵；苯酚

0 前言

酚是工业废水中常见的高毒性、难降解有机物，不但危害人体健康安全，而且严重破坏自然生态平衡，造成严重的环境污染。因此，含酚废水的防治引起世界各国的普遍重视，包括中国在内的许多国家已经将其列入重点控制的污染物名单之中[1-3]。膨润土在我国分布较广且简单易得、价格成本较低，它的主要成分是蒙脱石，具有较强的吸附性；此外还具有其他物质相似的膨胀性、可塑性、分散性等优良特性，可以与阳离子发生交换，其化学成分相当稳定[4-5]。

1 实验部分

1.1 有机改性膨润土的制备

称取1.5 g十六烷基三甲基溴化铵，溶入100 mL去离子水中，混合均匀，调节pH值为8，在30 ℃恒温水浴中快速搅拌状态下加入5 g钠基膨润土，搅拌30 min，后抽滤并洗涤几次，放到105 ℃烘箱中烘干后研磨成粉，过150 μm(100 目)筛，备用。

1.2 测定方法

本实验测定水中苯酚的含量用4-氨基安替比林分光光度法测定[6-7]，实验所处理含苯酚废水均以1 L为实验基数。酚类化合物于pH值为10.00±0.2介质中，在铁氰化钾存在下，与4-氨基安替比林反应，生成橙红色的吲哚酚安替比林染料，其水溶液在510 nm波长处有最大吸收。

2 结果与讨论

2.1 苯酚标准曲线

采用4-氨基安替比林分光光度法测定苯酚标准溶液，得到相应的苯酚浓度与吸光度的关系如图1所示。

图1 苯酚标准曲线图

2.2 不同吸附剂投加量对苯酚去除率的影响

通过吸附试验研究不同吸附剂投加量对苯酚吸附性能的影响，以苯酚的初始浓度为20 mg/L，温度30 ℃，pH值为水样初始值，震荡60 min，做出吸附剂对苯酚的去除率随投加量的变化曲线如图2所示。

图2 投加量对苯酚去除率的影响

由图2可知，随着吸附剂投加量的增加，去除率逐渐升高。当投加量达到5 g时去除率基本达到最大值，这表明增加吸附剂投加量可以提高对苯酚的去除效果，但也降低了吸附剂的吸附效率，即单位质量产品吸附苯酚的能力，所以当苯酚初始浓度为20 mg/L时，综合考虑有机改性膨润土的经济性和去除率的要求，投加量为5 g最为适宜。

2.3 不同吸附时间对苯酚去除率的影响

通过吸附试验，研究不同吸附时间对苯酚吸附性能的影响，以苯酚的初始浓度为20 mg/L，吸附剂投加量取5 g，温度30 ℃，pH为水样初始值，做出吸附剂对苯酚的去除率随时间变化的曲线见图3。

图3 不同吸附时间对苯酚去除率的影响

由图3可知，当吸附时间在10 min以内时，随着时间的增长，吸附速率快速增长，而10 min以后吸附速率随时间缓慢增长，当达到30 min时，吸附已基本达到平衡，此时苯酚的去除率达到78.3%，随着时间增长去除率基本不变。这表明有机改性膨润土对苯酚的吸附达到平衡的震荡时间为30 min。所以最佳吸附时间定为30 min最为适宜。

2.4 不同pH值对苯酚去除率的影响

通过吸附实验，研究不同pH值对苯酚吸附性能的影响，以苯酚的初始浓度为20 mg/L，吸附剂投加量取5 g，温度30 ℃，震荡30 min，做出吸附剂对苯酚的去除率随pH值的变化曲线如图4所示。

图4 不同pH值对苯酚去除率的影响

由图4可知，在酸性条件下，随pH值的增加，去除率呈小幅的增加；在碱性条件下，去除率大幅下降。在pH值接近中性时，苯酚主要以极性相对较小的分子形态存在于溶液中，在pH值为7时，苯酚的去除率为79.6%，pH值<7时，吸附量变化不大，故吸附剂对苯酚的吸附作用最大，吸附效果最好，吸附率最高。

2.5 不同初始浓度对吸附性能的影响

通过吸附实验，研究不同初始浓度对吸附性能的影响，吸附剂投加量取5 g，温度30 ℃，震荡30 min，pH值为7，做出吸附剂对苯酚的去除率随不同初始浓度变化的曲线如图5所示。

由图5可知，随着苯酚初始浓度的增大，不改变吸附剂投加量的条件下，苯酚的去除率逐渐增大，当苯酚初始浓度达到100 mg/L时，苯酚的去除率达到87.3%，随着初始浓度的的增大并趋向于饱和。这说明当苯酚浓度小时，吸附达到平衡时吸附剂对苯酚的吸附量较小，所以去除率较低。当增加苯酚浓度时，吸附剂对苯酚的吸附量逐渐增大，去除率有所上升[8-9]。

图5 不同初始浓度对吸附性能的影响

2.6 改性前后膨润土对废水中苯酚去除率的影响

利用以上实验所得的最佳实验条件分别对相同条件下的苯酚废水进行去除实验，所得的对比如图6所示。

图6 改性前后膨润土对废水中苯酚的去除率的影响

由图6可知，在相同条件下改性前的膨润土对苯酚的去除率为35.4%，而改性后的膨润土对苯酚的去除率为89.3%，由此可知有机改性膨润土对苯酚有较强的去除能力。

3 结论

实验得出了有机改性膨润土的最佳吸附条件：

投加量为5 g，吸附时间为30 min，pH值为7，苯酚初始浓度为100 mg/L时，苯酚的去除率达到87.3%，随着初始浓度的增大并趋向于饱和。实验结果表明CTMAB 改性膨润土对苯酚的吸附性能明显优于钠基膨润土最大去除率达到89.3%。

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Research on the Characteristics of Organic Modified Bentonite for Phenol Removing

Cheng Ting

(Taiyuan Institute of Technology , Taiyuan 030008 ， China)

Using bentonite as raw material,the CTMAB as the modifier,the organic modified bentonite are prepared,its character for adsorption and phenol removing is researched.The research condition including the dosage of adsorbent,adsorption time,pH value,initial phenol concentration,comparison of the removal rate before and after modification.The experimental result shows the optimal adsorption condition is,base on 1 L water samples,when the initial concentration of phenol is 20 mg/L,the dosage of adsorbent is 5 g,adsorption time is 30 min,pH value is 7.The initial concentration of phenol is 100 mg/L,the removal rate of phenol reached 87.3%,the removal rate of phenolby modified bentonite is two times as many as before,it shows that the modified bentonite has good adsorption performance to phenol.

bentonite ; CTMAB ; phenol