天然沸石对水体中甲基橙和亚甲基蓝的吸附研究 - 图文(6)

第三章天然沸石对甲基橙的吸附研究３．１引言天然沸石在自然界中广泛存在，价廉易得，比表面积较大，含有微孔结构和活性官能团，除用作饲料外，常用作吸附剂去除水体中的难降解污染物，如重金属离子、酚类和染料等【¨】．本部分实验选取天然沸石作为吸附剂，采用批处理（静态）处理的方式，研究沸石对甲基橙的吸附作用，探讨沸石的吸附特性，为实际应用打下基础．３．２沸石对甲基橙的静态吸附研究３．２．１吸附时间的影响为了研究吸附时间对沸石吸附甲基橙的影响，找出达到吸附平衡所需要的时间，使沸石在含有甲基橙的溶液中振荡吸附，其初始浓度为２０ｍｇ?Ｌ－１，沸石的浓度为５ｇ－Ｌ－１，溶液用量为５０ｍＬ，在振荡器上进行吸附实验．于不同的吸附时间间隔内取出锥形瓶，取上清液测量吸附后溶液中甲基橙的浓度，计算出不同吸附时间的吸附量．其结果如图３一ｌ所示．”抽胃．∞ｇ≮¨¨¨¨２００２０４０６０ＳＯ１００１２０１４０１６０１８０２００ｔｌｎｆｉｎ图孓ｌ吸附时间对沸石吸附甲基橙的影响（１５℃）Ｆｉｇｕｒｅ３－１Ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｃｏｎｔａｃｔｔｉｍｅｏｎａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ由图３一ｌ可以看出，沸石对甲基橙的吸附经历了３个阶段：快速阶段、中速阶段和慢速过程．在初始２０ｍｉｎ时间内，随着时间的增加，甲基橙的吸附量迅速增加，在２０ｍｉｎ之后，吸附量增加幅度变小，直至１００ｍｉｎ．再随着吸附时间的增加，吸附量变得缓慢，吸附进入慢吸附阶段．因此，沸石对甲基橙的吸附，在１８０ｒａｉｎ后班三重丞丛进互盟里基撞曲咝醚鲤宜基本达到吸附平衡选取１８０ｍｉｎ作为平衡时间．关于吸附时间对吸附的影响，其它研究有类似的结果ｐ７】．３．２．２沸石用量对吸附的影响为了研究沸石的用量对吸附甲基橙的影响，分别取已知不同质量的沸石放入锥形瓶中，甲基橙初始浓度为２０ｍｇ?Ｌ－‘，在振荡器中振荡１８０ｍｉｎ达到吸附平衡后，取出锥形瓶，测量吸附后溶液中的甲基橙的浓度，计算吸附量和去除率，结果如图３－２所示．图３＿２沸石用量对吸附的影响Ｆｉｇｕｒｅ３－２ＤｏｓａｇｅｏｆｚｅｏｌｉｔｅＯｎａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ当溶液中甲基橙的浓度一定时，沸石的浓度越低，其吸附量就越高．这是因为，如果溶液中吸附质的浓度一定，吸附剂的浓度越低，质量越少，则单位质量吸附剂周围所包围的甲基橙分子就越多，甲基橙就越容易与沸石上的活性位点结合而被吸附，所以单位质量的沸石吸附的甲基橙就越多，吸附量就越高．由图３＿２看出，随沸石用量的增加，对甲基橙的去除率增加．当吸附剂用量增大到５ｇ?Ｌ－１时，再增加吸附剂用量，去除率的增加幅度不大，因此后面的实验中选用５ｇ．Ｌ－１作为沸石的用量．谷壳对铜铅离子和亚甲基蓝的吸附有类似的结果【¨０】．３．２．３溶液ｐＨ值对吸附的影响ｐＨ值是影响吸附的最重要的参数之一，为了研究ｐＨ值对沸石吸附甲基橙的影响，在温度１５＂Ｃ时，将Ｏ．０５ｇ沸石放入１０ｍＬ浓度为２０ｍｇ?Ｌ－１的甲基橙溶液中，使ｐＨ值在１．０到９．０之间变化，吸附时间３小时，研究沸石对甲基橙的吸附行为．振荡吸附１８０ｍｉｎ后，测量溶液中甲基橙的浓度，并计算吸附量，所得结果如图３＿３所示．由图３＿３可见，溶液ｐＨ值显著影响沸石对甲基橙的吸附能力．低ｐＨ值有利于甲基橙的吸附，高ｐＨ值不利于吸附．原因主要为酸度影响吸附剂的表面性质和吸附质的存在状态．实验时采用ｐＨ＝２．５作为吸附实验的控制酸度．由图３－３还可看出，在实验条件下ｐＨ为ｌ时吸附最好，ｐＨ为２＿３之间吸附量差别不大，考虑ｐＨ为ｌ时需用较多的酸调节酸度，因此选用ｐＨ为２．５左右进行吸附实验．～一３，０誉２，５蔷２０Ｉ．５ｌｍｎ５ｐＨ图”起始ｐＨ值对吸附的影响Ｆｉｇｕｒｅ３－３ＥｆｆｅｃｔｏｆｉｎｉｔｉａｌｐＨＯｉｌａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ沸石表面所形成的水合氧化物随ｐＨ值的变化有如下的关系：酸性溶液中：－－－ＭＯＨ＋Ｈ＋＝ＭＯＨ２＋质子化表面碱性溶液中：－＝ＭＯＨ＋ＯＨ一＝ＭＯ一＋Ｈ２０脱质子化表面而甲基橙的酸式结构与碱式结构不同，下式是甲基橙的酸式和碱式结构：㈣满＝ｏ—ｒｏ一半Ｈ（ＣＨ３）２Ｎ＜≯…Ｑ一，。在酸性环境下，甲基橙呈醌式结构，其分子的磺酸根端带负电，可与ＭＯＨ２＋形成化学键，在一定程度上促进了甲基橙的吸附．而碱性环境下甲基橙带负电，与在实际应用中，废水中常常会有盐度离子Ｎａ＋和Ｃａ２＋的存在，因此讨论沸石吸ＭＯ一相排斥，阻碍了甲基橙的吸附…】．３．２．４不同浓度ＮａＣＩ、ＣａＣｈ对吸附的影响附甲基橙时盐度离子的影响也是有必要的．吸附实验在不同的盐度条件下进行，其它条件同前，实验结果如图３＿４所示．由图３．４看出，随着溶液中盐浓度增加，沸石对甲基橙的吸附量减小，且Ｃａ２＋的影响比Ｎａ＋大，说明离子强度对吸附有影响．离子强度增加，离子的活度系数减小，沸石表面的活性点有效浓度与甲基橙的有效浓度下降，引起沸石结甲基橙的吸附量下降．在相同浓度下，Ｃａ２＋的离子强度大，离子的活度系数小，有效浓度也小，引起吸附量较相同浓度Ｎａ＋的要低．通常情况下，常见电解质离子的存在，均会引起吸附剂对吸附质的吸附能力下降，如谷壳对金属离子和亚甲基蓝的吸附【８，１０１、改性沸石和石英砂对铜铅离子的吸附【７，１２，１３１等．，２２‘９０萋：。苛Ｉｓ１．６ｌ４１２０．０００．０５０Ａ０ｎ１５０２００２５Ｃ／（ｍｏｌ?ｒ’１０．３０图３－４不同浓度的ＮａＣｌ、ＣａＣｌ２对吸附的影响Ｆｉｇｕｒｅ３－４Ｅｆｆｅｃｔｏｆｓａｌｔｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｎｓｏｒｐｔｉｏｎ３．２．５甲基橙初始浓度和溶液温度对吸附的影响不同温度下甲基橙初始浓度对吸附的影响如图３－５所示．由图３＿５看出，随着初始浓度的增加，沸石对甲基橙的吸附量增加，当浓度增加到一定程度，吸附量增加的幅度变小，吸附线趋于平缓．同样可以看出，升高温度有利于沸石对甲基橙的吸附，说明吸附过程是吸热过程．３．２．６沸石吸附甲基橙的吸附模型和热力学常数为了研究甲基橙的吸附等温线，求出沸石对甲基橙的最大吸附量，对不同初始浓度甲基橙的吸附情况作了研究．在不同温度下，试验达到吸附平衡后，测量溶液中甲基橙的浓度，并计算其在沸石上的吸附量，对ｇｅ￣Ｃｃ作图，实验结果如图３＿６墓三童五然进互盟里基撞曲咝瞰旦ｆ盔所示．变化趋势与图３＿５相似．，４?０‘印３．５知奇２．５２．。１．５１。。?５０．００１０２０３０４０５０６０７０８０Ｃｏ／（ｍｇ’Ｌ－。１图｝５甲基橙初始浓度对沸石吸附量的影响Ｆｉｇｕｒｅ３－５Ｅｆｆｅｃｔｓｏｆｉｎｉｔｉａｌｍｅｔｈｙｌｏｒａｎｇｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｏｎａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ舢”如一，印ｓ，口＿＂加”∽＂∞０１０２０３０４０５０６０Ｃ／（ｍｇ‘Ｌ１）圈≥＿６沸石对甲基橙的吸附等温线Ｆｉｇｕｒｅ３－６Ｅｑｕｉｔｉｂｎｕｍａｄｓｏｒｐｔｉｙｅｑｕａｎｔｉｔｉｅｓｏｆｍｅｔｈｙｌｏｒａｎｇｅａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓａｎｄｖａｒｉｏｕｓｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ甲基橙在溶液中被沸石吸附时，吸附量都是随着平衡浓度的增大而增加．当甲基橙的平衡浓度越来越大时，吸附量的变化幅度越来越小，根据吸附等温线的变化趋势图推断，甲基橙的浓度达到某一个定值后，其吸附量就不再增加 …… 此处隐藏：876字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……