王斌　呂婉茹

摘 要：文章研究了微硅粉對(duì)濃度亞甲基藍(lán)的吸附性能。結(jié)果表明，微硅粉對(duì)亞甲基藍(lán)的最大吸附量達(dá)21.2mg/g，其吸附規(guī)律較好的符合langmuir吸附等溫式。隨著時(shí)間的增加和溫度升高，吸附率增加。微硅粉對(duì)亞甲基藍(lán)的吸收速率符合準(zhǔn)二級(jí)吸附動(dòng)力學(xué)方程，PH值對(duì)微硅粉吸附性能影響較大，堿性越大吸附性能越好。在600℃高溫下再生2h后吸附率可達(dá)到94%以上。

關(guān)鍵詞：微硅粉；亞甲基藍(lán)；吸附

1 概述

硅石在高溫熔煉過(guò)程中，產(chǎn)生大量揮發(fā)性很強(qiáng)的SiO2和Si氣體，與空氣迅速氧化并冷凝，產(chǎn)生大量微硅粉，微硅粉呈灰白色，按含碳量多少，顏色深淺略有不同，白度40-50。平均粒徑為0.15-0.20um，比表面積為20000m2/kg 。微硅粉是一種超微固體物質(zhì)，火山灰活性90%，其主要成分為二氧化硅，含量一般85-98%，其他由氧化鈉、氧化鈣、氧化鎂、氧化鐵、氧化鋁和碳等組成[1]。過(guò)去微硅粉一直被認(rèn)為是一種工業(yè)廢棄物，近年來(lái)開(kāi)始應(yīng)用在特殊工程中使用的混凝土、耐火材料、水泥等重要領(lǐng)域。然而微硅粉用于染料廢水處理方面鮮有報(bào)道。文章以有機(jī)染料亞甲基藍(lán)為吸附質(zhì)，四川長(zhǎng)磯金屬工業(yè)公司微硅粉為吸附劑，進(jìn)行液相等溫吸附，為進(jìn)一步開(kāi)展微硅粉凈化印染廢水奠定了基礎(chǔ)。

2 實(shí)驗(yàn)相關(guān)分析

2.1 實(shí)驗(yàn)材料與儀器

微硅粉（四川長(zhǎng)磯金屬工業(yè)有限公司）

亞甲基藍(lán) （成都市科龍化工試劑廠(chǎng)）

722型可見(jiàn)分光光度計(jì) （上海菁華科技儀器有限公司）

ME204E型電子天平（托利多儀器有限公司）

10-12型箱式電阻爐（北京永光明醫(yī)療儀器有限公司）

101A-2型數(shù)顯電熱鼓風(fēng)干燥箱（上海浦東萊豐科學(xué)儀器有限公司）

JJ-1型增力電動(dòng)攪拌器（江蘇金壇醫(yī)療儀器廠(chǎng)）

PHS-3C型酸度計(jì)（上海佑科儀器儀表有限公司）

2.2 實(shí)驗(yàn)方法

2.2.1 樣品制備

實(shí)驗(yàn)所用微硅粉來(lái)自四川長(zhǎng)磯金屬工業(yè)有限公司，使用前在100℃干燥箱中烘干2h后冷卻至室溫。

2.2.2 實(shí)驗(yàn)過(guò)程

吸附采用靜態(tài)實(shí)驗(yàn)方法。將0.50g微硅粉分別與不同濃度的50.0mL亞甲基藍(lán)溶液在燒杯中攪拌20min，取上層清液過(guò)濾測(cè)濃度，繪制吸附等溫線(xiàn)。取初始濃度為50.0mgL的亞甲基藍(lán)溶液50.0mL并加入0.20g微硅粉開(kāi)始攪拌，每隔一定時(shí)間依次從燒杯中取上層清液過(guò)濾分析亞甲基藍(lán)濃度，繪制吸附速率曲線(xiàn)。考察了不同PH值、溫度、微硅粉用量對(duì)吸附率的影響。將吸附亞甲基藍(lán)達(dá)飽和的微硅粉干燥并在高溫600℃下煅燒2h，考察微硅粉的再生性能。

2.3 分析方法

采用分光光度法通過(guò)測(cè)定亞甲基藍(lán)溶液吸光度來(lái)確定亞甲基藍(lán)濃度。分別配置不同濃度的亞甲基藍(lán)溶液用分光光度計(jì)在665nm處以蒸餾水為空白測(cè)定各溶液的吸光度，進(jìn)行線(xiàn)性回歸得標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)方程A=0.09156C+0.005537 r=0.99996（n=5）。

2.4 微硅粉平衡吸附量的測(cè)定

精確稱(chēng)取0.30g 80℃干燥的微硅粉試樣于錐形瓶中，分別加入50.0mL不同濃度的亞甲基藍(lán)溶液（2 mg/L、5 mg/L、10 mg/L、20 mg/L、50 mg/L），在恒溫水浴上于20℃振蕩反應(yīng)20min，在達(dá)吸附平衡后過(guò)濾取上層清液，用分光光度計(jì)于665nm處測(cè)溶液A，計(jì)算亞甲基藍(lán)的平衡濃度，根據(jù)公式（1）、（2）計(jì)算不同平衡濃度下微硅粉的吸附量。

3 結(jié)果與討論

3.1 微硅粉用量對(duì)吸附性能的影響

在20℃下加入不同質(zhì)量的微硅粉，測(cè)定不同質(zhì)量微硅粉對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附率，見(jiàn)表2。微硅粉用量對(duì)吸附率的影響如圖1所示。（亞甲基藍(lán)溶液體積100mL，濃度50.0mg/L）。亞甲基藍(lán)吸附率隨著微硅粉用量的增加而提高，當(dāng)微硅粉用量達(dá)到1.00g，水中的亞甲基藍(lán)吸附率可達(dá)到95%，此后隨著用量增加而吸附率增加，但增加幅度很小，說(shuō)明吸附已達(dá)到飽和，所以從經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)，在實(shí)踐中應(yīng)根據(jù)溶液濃度確定較優(yōu)的微硅粉用量。

3.2 吸附等溫線(xiàn)

微硅粉在亞甲基藍(lán)不同濃度下吸附性能測(cè)定數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。

采用langmuir吸附等溫式來(lái)描述吸附量q與平衡濃度c的關(guān)系，來(lái)比較亞甲基藍(lán)溶液不同濃度時(shí)微硅粉的吸附容量。累托石對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附符合langmuir吸附等溫式[2]，若微硅粉對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附也符合langmuir吸附等溫式，則q與c應(yīng)滿(mǎn)足c/q=1/bq（max）+c/q（max），式中q（max）為飽和吸附量，b為常數(shù)，c為平衡濃度。以c/q對(duì)c作圖得一直線(xiàn)，見(jiàn)圖2，并求得直線(xiàn)方程及對(duì)應(yīng)直線(xiàn)的相關(guān)系數(shù)：c/q=0.04717c+0.4156 r=0.9997。由上述直線(xiàn)斜率可求出飽和吸附量q（max）=21.20g，由直線(xiàn)截距和q（max）可求出b值為0.1135。

3.3 時(shí)間對(duì)亞甲基藍(lán)吸附性能的影響及吸附速率曲線(xiàn)

微硅粉對(duì)亞甲基藍(lán)吸附速率曲線(xiàn)如圖3所示。由此可見(jiàn)，微硅粉對(duì)亞甲基藍(lán)吸附速率較快，吸附時(shí)間為20min時(shí)亞甲基藍(lán)吸附率可達(dá)92.97%；隨著時(shí)間延長(zhǎng)，吸附率增長(zhǎng)不多，說(shuō)明吸附已趨于平衡。由此可知，微硅粉可以迅速有效的吸附水溶液中的亞甲基藍(lán)。

由圖5可見(jiàn)，微硅粉對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附率隨著溫度的升高而增大，這是因?yàn)閬喖谆{(lán)微溶于冷水，隨著溫度的升高溶解度增加，產(chǎn)生了更多的一價(jià)季銨鹽離子基團(tuán)MB+，微硅粉由于在晶格中存在可交換性陽(yáng)離子，因離子交換使微硅粉對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附率相應(yīng)提高。由圖5還能看出，即使在20℃的條件下，吸附率也可達(dá)90%以上，說(shuō)明常溫下微硅粉也能有效吸附水溶液中的亞甲基藍(lán)。

3.5 PH值對(duì)吸附率的影響