徐靜瑤

摘 要：本研究利用農(nóng)業(yè)廢棄物玉米芯吸附處理水體中的有機(jī)染料亞甲基藍(lán)，探究多種單因素對(duì)吸附效果的影響，以確定單因素變量中的最佳吸附條件。結(jié)果表明：在亞甲基藍(lán)初始濃度為200mg/L時(shí)，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?cái)嚢?h的條件下，吸附效果最佳。

關(guān)鍵詞：玉米芯;亞甲基藍(lán);吸附

一、引言

有機(jī)染料廣泛應(yīng)用于紡織、印刷、涂料等領(lǐng)域，豐富了物質(zhì)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(chǎn)和使用過程中約有10% ～ 20%直接排放到水體中[1]，含有機(jī)染料廢水分布面廣，具有色度深、水質(zhì)變化大、有機(jī)毒物含量高、成分復(fù)雜以及難降解等特點(diǎn)，對(duì)水生生態(tài)系統(tǒng)及其邊界環(huán)境產(chǎn)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(guān)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(yīng)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(jìn)入人們的視野，部分農(nóng)產(chǎn)品廢棄物具有潛在的吸附性能，且價(jià)格低廉，來源廣泛，在廢水處理方面?zhèn)涫荜P(guān)注。[5-6]

本實(shí)驗(yàn)以農(nóng)業(yè)廢棄物玉米芯為吸附劑，以有機(jī)染料亞甲基藍(lán)模擬廢水，探究在不同環(huán)境條件下玉米芯對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附效果，以尋求最佳吸附條件。

二、實(shí)驗(yàn)部分

（1）材料、試劑及儀器

玉米芯：取自農(nóng)貿(mào)市場(chǎng)，經(jīng)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(zhì)和懸浮的細(xì)小物質(zhì)，晾干備用。

亞甲基藍(lán)儲(chǔ)備液：精密配制濃度為200 mg/L的亞甲基藍(lán)標(biāo)準(zhǔn)溶液，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線所用標(biāo)準(zhǔn)溶液由儲(chǔ)備液稀釋得到。

儀器：恒溫磁力攪拌器，pH計(jì)，分光光度計(jì)（G21）。

（2）繪制亞甲基藍(lán)溶液標(biāo)準(zhǔn)曲線

配制50 mg/L亞甲基藍(lán)溶液，在600 ～ 700 nm范圍內(nèi)測(cè)定吸收光譜，確定最大吸收波長(zhǎng)為660 nm。梯度稀釋標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液，配制成濃度為2、4、8、12、16、20 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液，在最大吸收波長(zhǎng)處測(cè)出亞甲基藍(lán)在不同質(zhì)量濃度下的吸光度，并繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線。

標(biāo)準(zhǔn)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(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)分別從玉米芯的用量、吸附時(shí)間、吸附溫度、溶液pH值以及玉米芯粒徑等五個(gè)方面探究單因素變量對(duì)玉米芯吸附亞甲基藍(lán)效果的影響。

在一定溫度和壓強(qiáng)下，m 克玉米芯吸附 x 毫克的亞甲基藍(lán)，對(duì)應(yīng)吸附容量。利用分光廣度法在660 nm處測(cè)定玉米芯對(duì)亞甲基藍(lán)溶液吸附前后的溶液吸光度，計(jì)算被吸附亞甲基藍(lán)的含量，從而求出玉米芯對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附量。

V：溶液體積，L;

c0：吸附前亞甲基藍(lán)溶液的濃度，mg/L;

c1：吸附后亞甲基藍(lán)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(duì)吸附效果的影響

取50 mL質(zhì)量濃度為200 mg/L的亞甲基藍(lán)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(diào)節(jié)溶液pH=3，置于25℃的磁力攪拌器中恒溫?cái)嚢?h，靜置然后取其上清液，在最大吸收波長(zhǎng)處測(cè)定其吸光度。吸附結(jié)果如圖2所示。

由圖2可知，在實(shí)驗(yàn)研究范圍內(nèi)，吸附量隨玉米芯用量的增加而增加，吸附效果漸強(qiáng)。在0.1至0.2范圍內(nèi)，吸附量顯著增加;而0.2至0.3范圍內(nèi)，吸附量增加較緩。當(dāng)玉米芯用量為0.3g時(shí)，吸附效果最好。預(yù)計(jì)繼續(xù)增加玉米芯用量，對(duì)吸附效果的影響逐漸平穩(wěn)。

2 吸附時(shí)間對(duì)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(zhì)量濃度為200 mg/L的亞甲基藍(lán)溶液，調(diào)節(jié)溶液pH=3，在25℃的磁力攪拌器中分別恒溫?cái)嚢?.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(zhǎng)處測(cè)定其吸光度。吸附結(jié)果如圖3所示。

由圖3可知，玉米芯對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附量隨吸附時(shí)間的增加而增加，吸附效果漸強(qiáng)。當(dāng)吸附時(shí)間為4 h時(shí)，吸附量最大，吸附效果最佳。

3吸附溫度對(duì)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(zhì)量濃度為200 mg/L的亞甲基藍(lán)溶液，調(diào)節(jié)溶液pH=3，在溫度設(shè)置為20、25、30、35、40℃的磁力攪拌器中恒溫?cái)嚢? h，靜置然后取上清液，在最大吸收波長(zhǎng)處測(cè)定其吸光度。吸附結(jié)果如圖4所示。

由圖4可知，不同溫度下玉米芯對(duì)亞甲基藍(lán)吸附效果不同，玉米芯對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附量隨吸附溫度的增加而增加，吸附效果漸強(qiáng)。其中溫度為40°C時(shí)吸附效果最好。

4溶液pH值對(duì)吸附效果的影響

取50 mL質(zhì)量濃度為200 mg/L的亞甲基藍(lán)溶液，將溶液pH值分別調(diào)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?cái)嚢? h，然后取其上清液，在最大吸收波長(zhǎng)處測(cè)定其吸光度。吸附結(jié)果如圖5所示。

由圖5可知，在不同pH值的亞甲基藍(lán)溶液中，玉米芯對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附效果有明顯所區(qū)別。在實(shí)驗(yàn)研究范圍內(nèi)，吸附量隨溶液pH的增大先增大后減小，當(dāng)溶液pH=3時(shí)吸附量最大。故當(dāng)溶液pH=3時(shí)，玉米芯對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附效果最佳。

5玉米芯粒徑對(duì)吸附效果的影響

取50 mL質(zhì)量濃度為200 mg/L的亞甲基藍(lán)溶液，調(diào)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?cái)嚢? h，然后取其上清液，在最大吸收波長(zhǎng)處測(cè)定其吸光度。吸附結(jié)果如圖6所示。

由圖6可知，實(shí)驗(yàn)研究范圍內(nèi)，玉米芯對(duì)亞甲基藍(lán)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(jié)束語

玉米芯對(duì)于初始濃度為50 mL 200 mg/L的亞甲基藍(lán)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(shí)的溶液中，40°C恒溫?cái)嚢?h。

鑒于以上得出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，玉米芯作為一種來源廣泛的農(nóng)業(yè)廢棄物，吸附有機(jī)染料亞甲基藍(lán)的效果十分顯著，故利用類似玉米芯的農(nóng)業(yè)廢棄物吸附處理染料廢水具有廣闊的應(yīng)用前景且經(jīng)濟(jì)可行。

參考文獻(xiàn)

[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.

[2] 程云，周啟星，馬奇英，王穎慧.染料廢水處理技術(shù)的研究與進(jìn)展[J].環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備，2003（06）：56-60.

[3] 任南琪，周顯嬌，郭婉茜，楊珊珊.染料廢水處理技術(shù)研究進(jìn)展[J].化工學(xué)報(bào)，2013，64（01）：84-94.

[4] 朱虹.印染廢水處理技術(shù)[J].中國(guó)紡織出版社，2004.

[5] 徐仁扣，趙安珍，肖雙成，袁金華.農(nóng)作物殘?bào)w制備的生物質(zhì)炭對(duì)水中亞甲基藍(lán)的吸附作用[J].環(huán)境科學(xué)，2012，33（01）：142-146.

[6] 孫蘭梅，孫宇明，李明陽，宇秉勇，劉長(zhǎng)睿，吳軍亮，郭兆壽，劉熠.各種吸附材料對(duì)亞甲基藍(lán)廢水處理的研究[J].山東化工，2018，47（14）：197-198.