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1、第39卷第4期西南师范大学学报(自然科学版)2014年4月Vol.39No.4JournalofSouthwestChinaNormalUniversity(NaturalScienceEdition)Apr.2014文章编号:10005471(2014)4008307改性豆渣对酸性品红的吸附力学研究①叶琳1,白雪1,陈宏1,21.西南大学资源环境学院,重庆400716;2.重庆市农业资源与环境研究重点实验室,重庆400716摘要:通过环氧氯丙烷和二甲胺化学改性豆渣,SEM表征其结构,进而对改性豆渣吸附酸性品红的过程进行动力学与热力学的研究,并采用吸附等温模型对吸附过程进行拟合
2、.结果表明,二级动力学方程能更好地描述改性豆渣对酸性品红的吸附过程(r=0.999,p<0.01),吸附速率常数k2随着温度的升高而增大,故温度升高有利于吸附的进行;Langmuir模型能很好地拟合改性豆渣对酸性品红的吸附过程(r=0.999,p<0.01),符合单分子层吸附理论,随着温度的升高,最大吸附量由217.39mg/g升高至303.03mg/g.热力学研究表明,改性豆渣吸附酸性品红是自发的、吸热的、熵增加的过程.关键词:豆渣;吸附;酸性品红;动力学;热力学中图分类号:X703文献标志码:A[1]染料污水色度高、成分复杂,含—N=N—,—N=O等显色基团和—SO3Na,
3、—OH,—NH2等极性基团.其组分大多以芳烃和杂环为母体,是较难降解的有机污染物,已成为我国各大水域的重要污染[2-3]源,给生态环境造成压力.对该废水的处理,已有不少有效的生物、化学处理方法.然而,染料组分的[4-6]化学结构很难打破且生物降解性差,使越来越多的目光转向物理吸附,而材料选择是物理吸附法的关键.目前,吸附性能较好的活性碳和树脂因其价格昂贵应用受限,低成本吸附材料的发现、研究和应用正受到广泛关注.生物质吸附材料是一种能有效处理染料废水的可再生资源,可作为效果好、成本低的染料[7-10]吸附剂.豆渣具有特殊的孔隙型物理结构,并且产量大、易获取、价格低,有作为新型生物
4、质吸附材料的潜能,但目前除用于饲料外,未得到更有效的利用.本研究利用环氧氯丙烷、二甲胺对豆渣进行改性,再将改性后的豆渣对废水中酸性品红进行吸附,并探讨其吸附机理,为豆渣处理染料废水的进一步研究和工程应用提供参考数据.1材料与方法1.1试验材料豆渣为市售,用去离子水连续洗涤3次,去除水溶性物质,在85℃下烘48h至恒重,手工研磨,用分子筛选择所需要的粒径,保存在干燥器中备用.豆渣主要含有19.32%的蛋白质,12.40%的脂类,3.54%①收稿日期:20130527基金项目:国家大学生创新基金项目(101063503).作者简介:叶琳(1988),女,江苏泰兴人,硕士研究生,主要
5、从事水污染控制的研究.通信作者:陈宏,副教授,博士.2西南师范大学学报(自然科学版)http://xbbjb.swu.cn第39卷的灰分以及51.80%的纤维素.酸性品红,环氧氯丙烷,N-N二甲基甲酰胺,吡啶,二甲胺(33%水溶液),无水乙醇,氢氧化钠,盐酸,均为分析纯.1.2试验方法1.2.1豆渣改性方法取2g豆渣于500mL的烧瓶中,加入环氧氯丙烷(100mL)和NN二甲基甲酰胺(120mL),在100℃下搅拌60min后加入吡啶(20mL),再搅拌60min后加入二甲胺(33%)溶液(30mL),继续搅拌180min完成改性.将产物用NaOH(0.1mol/L),HCI(
6、0.1mol/L),C2H5OH(50%)和纯水在30℃下清洗后真空干燥12h(60℃),过筛分级,制成不同粒径的吸附剂,待用.1.2.2SEM扫描分析对天然豆渣和改性豆渣进行电镜扫描分析,观察其表面的形态.采用S-3000NHITACHI型电镜.1.2.3吸附等温试验向离心管中加入40mL不同浓度的酸性品红溶液和25mg的改性豆渣,分别在20,25,35℃下振荡5h,离心5min(4000r/min),于520nm波长处测定上清液吸光度,通过标准曲线计算染料的质量浓度和吸附量.吸附量的计算:(C)·V0-Cq=(1)m式中:q为吸附量,mg/g;C0,C分别为溶液中染料的初始
7、和吸附结束后的残余浓度,mg/L;V为溶液的体积,L;m为吸附剂的质量,g.Langmuir等温吸附方程:qmKLCeqe=(2)1+KLCe式中:qe,Ce分别为平衡时的吸附量(mg/g)和平衡时溶液中的染料浓度(mg/L);qm,KL分别为最大吸附容量(mg/g)和表面亲和系数(L/mg).Freundlich等温吸附方程:1/n(3)qe=KFCe式中:KF,n为经验常数.Temkin吸附等温模型描述的是吸附过程中能量的变化,吸附热随吸附量线性降低,适用于不均匀表面吸附.Temkin等
