陳瀚麟（太原師范學(xué)院化學(xué)系，山西晉中030619）

改性橘皮粉末對廢水中亞甲基藍(lán)的吸附研究

陳瀚麟（太原師范學(xué)院化學(xué)系，山西晉中030619）

本文選用橘皮粉末為基質(zhì)，無水乙醇-NaOH為改性劑，制備了新型改性生物質(zhì)吸附劑，用于模擬廢水中亞甲基藍(lán)的吸附實(shí)驗(yàn)，采用單因素實(shí)驗(yàn)法考察了溶液初始濃度、吸附劑投加量、吸附時(shí)間及體系pH對吸附性能的影響，并用正交試驗(yàn)法優(yōu)化了最佳吸附條件。結(jié)果表明：改性橘皮粉末對廢水中亞甲基藍(lán)的吸附性能良好，且吸附劑投加量和溶液初始濃度對吸附反應(yīng)的影響最大，在最佳吸附條件下去除率可達(dá)93.5%，吸附量為55.8mg/g。

橘皮；印染廢水；亞甲基藍(lán)

印染工業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)的一大支柱，印染產(chǎn)品在皮革染料、建材涂料、文具油墨等行業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。然而，印染工業(yè)產(chǎn)生的廢水成分復(fù)雜、有機(jī)物含量高、色度深、毒性強(qiáng)、且難于降解，對水體和生態(tài)環(huán)境破壞較大，一直都是環(huán)保部門關(guān)注的焦點(diǎn)。長期以來，印染工業(yè)大多采用高級氧化法、化學(xué)混凝法、活性炭吸附法、膜分離法等處理印染廢水，這些技術(shù)或操作較難，或成本太高，或效率較低，難以推廣普及。近年來，在綠色化學(xué)理念的影響下，業(yè)內(nèi)專家開始將橘子皮、瓜子殼、甘蔗渣等廉價(jià)易得的生物廢料用于工業(yè)廢水處理領(lǐng)域，研究發(fā)現(xiàn)生物廢料處理印染廢水操作簡單、吸附率較高，且經(jīng)過改性后的生物廢料去除效果更好。本文采用無水乙醇-NaOH改性橘皮作吸附劑，用于模擬印染廢水中亞甲基藍(lán)的吸附試驗(yàn)，并用單因素實(shí)驗(yàn)法和正交試驗(yàn)法對吸附影響因素和最佳條件進(jìn)行了研究。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 材料與試劑

無水乙醇-NaOH改性橘皮粉末：取新鮮橘皮若干，切塊，蒸餾水洗滌3次，置于60℃烘箱中烘干，研碎，過60目篩。稱量50g預(yù)處理過的橘皮粉末加入盛有0.1L無水乙醇、0.1L 1mol/L的NaOH溶液和0.25L蒸餾水的燒杯內(nèi)，電動攪拌1d，洗滌至中性，抽濾、烘干、研碎、過篩，備用。

亞甲基藍(lán)模擬廢水：由亞甲基藍(lán)加蒸餾水配制，濃度為1g/L。

實(shí)驗(yàn)試劑無水乙醇、氫氧化鈉、亞甲基藍(lán)等均為分析純。

1.2 分析儀器

722型分光光度計(jì)；pHS-2型精密酸度計(jì)；FA2004N電子天平。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

取一定量的改性橘皮粉末吸附劑投入盛有100mL亞甲基藍(lán)模擬廢水的錐形瓶中，用HCl和NaOH調(diào)至實(shí)驗(yàn)所需pH，室溫下置于康氏振蕩器上中振蕩一定時(shí)間，于1000r/min離心機(jī)上離心10min，用砂芯漏斗過濾，取上清液用分光光度計(jì)于664nm處測算平衡濃度，計(jì)算出去除率η(%)和吸附量qe(mg/g)。

式中，c0、ce分別為亞甲基藍(lán)初始與平衡濃度，V為溶液體積，m為改性橘皮粉末質(zhì)量。

2 結(jié)果與討論

2.1 單因素實(shí)驗(yàn)

2.1.1 亞甲基藍(lán)初始濃度的影響

實(shí)驗(yàn)條件：改性橘皮0.5g，吸附時(shí)間60min，體系pH為7，亞甲基藍(lán)初始濃度10～100mg/L。當(dāng)亞甲基藍(lán)初始濃度低于60mg/ L時(shí)，去除率隨著其濃度增加而增大，此后濃度繼續(xù)增加，去除率反而下降，這說明60mg/L為亞甲基藍(lán)的最佳吸附濃度，該條件下去除率為72.3%。

2.1.2 改性橘皮投加量的影響

實(shí)驗(yàn)條件：亞甲基藍(lán)初始濃度60mg/L，吸附時(shí)間60min，體系pH為7，改性橘皮0.1～1g。改性橘皮吸附劑用量低于0.4g時(shí)，去除率隨著投加量增加而增大，此后繼續(xù)增大投加量，去除率變化不明顯，而吸附量迅速下降，這是由于體系內(nèi)亞甲基藍(lán)總量一定，改性橘皮為0.4g時(shí)已達(dá)吸附平衡，增大投加量反而使得單位吸附劑吸附亞甲基藍(lán)效率降低。

2.1.3 吸附時(shí)間的影響

實(shí)驗(yàn)條件：亞甲基藍(lán)初始濃度60mg/L，改性橘皮0.4g，體系pH為7，吸附時(shí)間10～100min。吸附時(shí)間少于60min時(shí)，去除率隨著時(shí)間延長而增加，時(shí)間繼續(xù)延長，去除率不再增加，反而略微降低，說明60min時(shí)該體系已達(dá)吸附平衡，時(shí)間延長甚至?xí)l(fā)生部分解吸。

2.1.4 體系pH的影響

實(shí)驗(yàn)條件：亞甲基藍(lán)初始濃度60mg/L，改性橘皮0.4g，吸附時(shí)間60min，體系pH為1～10。隨著體系pH值的增加，去除率顯著增加，這是由于酸性條件下，H+會和亞甲基藍(lán)競爭吸附劑的活性位點(diǎn)，在pH為9時(shí)，吸附效果最好，去除率達(dá)到92.3%。

2.2 正交試驗(yàn)

根據(jù)正交試驗(yàn)規(guī)則，以亞甲基藍(lán)的去除率和改性橘皮粉末的吸附量為因變量，選取上述四個(gè)因素各三個(gè)水平，采用L9（34）表進(jìn)行試驗(yàn)設(shè)計(jì)。

表1 因素水平

利用極差分析法，以去除率為依據(jù)，影響主次A＞B＞D＞C，最優(yōu)組合為A1B3C1D2；以吸附量為依據(jù)，影響主次B＞D＞A＞C，最優(yōu)組合為A2B2C2D1。綜合考慮，吸附劑用量和亞甲基藍(lán)濃度影響最大，體系pH次之，吸附時(shí)間最小，將最優(yōu)水平A2B3C2D2進(jìn)行驗(yàn)證，去除率為93.5%，吸附量為55.8mg/g。

3 結(jié)語

經(jīng)過無水乙醇-NaOH改性的橘皮粉末對廢水中的亞甲基藍(lán)進(jìn)行吸附研究，吸附劑用量和亞甲基藍(lán)溶液初始濃度的影響最大，采用正交試驗(yàn)進(jìn)行條件優(yōu)化，當(dāng)亞甲基藍(lán)初始濃度60mg/ L，改性橘皮0.5g，吸附時(shí)間60min，體系pH為9時(shí)，吸附效果最好，去除率可達(dá)93.5%，吸附量為55.8mg/g。

[1] 宋娟娟.橘子皮對亞甲基藍(lán)吸附性能的研究[J].湖南城市學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2014,23(2):58-62.

[2] 薛美香.改性橘皮對亞甲基藍(lán)廢水的脫色研究[J].井岡山大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2014(2):35-38.