改性沸石吸附甲基红的动力学性能研究_刘伶俐

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1、长江大学学报（自科版）２０１４年８月号理工上旬刊第１１卷第２２期ＪｏｕｒｎａｌｏｆＹａｎｇｔｚｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔＳｃｉＥｄｉｔ）Ａｕｇ．２０１４，Ｖｏｌ．１１Ｎｏ．２２·２１·改性沸石吸附甲基红的动力学性能研究刘伶俐，江佳佳（安徽新华学院药学院，安徽合肥２３００８８）［摘要］以表面活性剂十二烷基硫酸钠（ＳＤＳ）对沸石进行改性，改性后的沸石对甲基红染料进行吸附，以紫外可见分光光度计分析得出最佳吸附条件。结果表明，ＳＤＳ改性沸石吸附甲基红的最佳投入量为０．２５ｇ，时间为２０ｍｉｎ，其去除率可达９１．７％；随着甲基红溶液的

2、初始浓度增大，吸附量也随着增大；当甲基红浓度达到０．０８ｍｇ／Ｌ时，其吸附量达到最大。改性后的沸石对甲基红的吸附过程基本符合假一级动力学模型，吸附活化能较小，以化学吸附为主。［关键词］改性沸石；十二烷基硫酸钠（ＳＤＳ）；甲基红；吸附；动力学模型［中图分类号］Ｘ７０３．１［文献标志码］Ａ［文章编号］１６７３－１４０９（２０１４）２２－００２１－０４甲基红为有紫色结晶或红棕色粉末固体，是常用的酸碱指示剂之一。但在印染行业中，甲基红由于其价格低廉、易于制备等特点，在布料染业、皮革印染和化学化工业中有着广泛的应用，所以甲基红作［１］为染

3、料废水中的主要污染物之一，在废水处理中受到了广泛的关注。近几年来，人们研究发现，可通［２］［３］过光化学降解、高压放电降解甲基红工艺或采用化学降解法等除去甲基红、甲基橙等染料污染物，但基本都存在成本高、收益少、时间长的特点。而在企业追求利润的情况下，减少成本已经是形势所趋。因此采用高效率、低成本的方法并对甲基红具有高吸附率的研究显得尤为重要。沸石是具有连通孔道、呈架状构造的含水铝硅酸盐矿物，特殊的孔道及化学结构使沸石拥有离子交换、选择吸附、催化等优异性能，沸石因其独特的硅氧骨架结构和物理化学性质，被广泛应用于精细化［４－５］工、

4、污水处理及应用型功能材料等诸多领域。而沸石直接用于去除水中污染物受到限制，因此可采用有机溶剂使其具有表面功能化特性，从而实现其对染料产生选择性吸附。下面，笔者采用有机物十二烷基硫酸钠（ＳＤＳ）进行沸石表面改性，研究其对甲基红的吸附性能，从而达到去除水中染料污染物的目的。１仪器与试剂１．１试剂人造沸石（天津市福晨化学试剂厂）；甲基红（生物染色剂，天津市光复精细化工研究所）；ＳＤＳ（ＡＲ级，天津市百世化工有限公司）；氯化钾（ＡＲ级，宜兴市展望化工试剂厂）；蒸馏水。１．２仪器７５４紫外分光光度计（天津市拓普仪器有限公司）；４８０２ＳＵ

5、Ｖ／ＵＩＳｄｏｕｂｌｅｂｅａｍｓｐｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｍｅｔｅｒ；电子天平（ＪＪ５００）（常熟双杰测试仪器厂）；ＨＪ－３控温磁力搅拌器（常州市国立实验制备研究所）；ＤＺＦ－２０６０真空干燥箱（上海三发科学仪器有限公司）；ＳＨＺ－８２恒温振荡器，常州朗越制造有限公司；离心机（上海科学仪器厂）。２试验方法２．１ＳＤＳ改性沸石的制备首先采用ＳＤＳ对沸石进行预处理。称取１０ｇ的沸石浸泡在装有２００ｍｌ３％ＳＤＳ溶液的锥形瓶中，于常温下磁力搅拌２４ｈ，然后取出沸石，采用真空抽滤，用蒸馏水洗涤。而后置于干燥箱中烘干，并置于干燥器中备用。其改

6、性沸石制备工艺流程如图１所示。［收稿日期］２０１４－０４－２８［作者简介］刘伶俐（１９８２－），女，硕士，讲师，现主要从事胶体与界面化学方面的教学与研究工作。·２２·理工上旬刊＊化学与环境工程２０１４年８月改性沸石吸附甲基红的工艺流程如图２所示。图１改性沸石制备工艺流程图图２改性沸石吸附甲基红的工艺流程图２．２甲基红标准曲线的绘制将如图２所示配制的２０ｍｇ／Ｌ甲基红溶液用ＵＶ／ＵＩＳ分光光度计在２００～８００ｎｍ波长范围内进行全波长扫描，测得最大波长在４３１ｎｍ处有最大吸收峰，其吸光度约为０．３左右。因此，试验甲基红的最大吸收波

7、长λ＝４３１ｎｍ。配制不同浓度的甲基红溶液，分别称取３．０、４．５、６．０、７．５、１２、１５ｍｇ的甲基红，加入５０ｍｌ的溶剂中，配置得到相对应的浓度溶液，在避光条件下测出在４３１ｎｍ的波长下的吸光度Ａ，绘制标准曲线，如图３所示。图３表明，甲基红浓度与其吸光度也呈线性关图３甲基红的浓度与吸光度标准曲线系，在甲基红浓度为０～１．０ｍｇ／Ｌ线性关系良好。２．３吸附率和吸附量的计算方法采用紫外分光光度法测定混合改性沸石后的甲基红溶液的吸光度来确定其浓度。用分光光度计在波长４３１ｍｎ处，根据式（１）和式（２）分别计算改性沸石对甲基红的吸

8、附率μ和吸附量Ｑ：ＣＶ－Ｃ０Ｖ０μ＝×１００％（１）ＣＶＣＶ－Ｃ０Ｖ０Ｑ＝（２）Ｍ式中，μ为甲基红的吸附率，％；Ｃ为吸附前甲基红质量浓度，ｍｇ／Ｌ；Ｖ为吸附前甲基红溶液的体积，Ｌ；Ｃ０为吸附后甲基红质量浓度，ｍｇ／Ｌ；Ｖ０为吸附后甲基红溶液的体积，Ｌ；Ｍ为加入的