十二烷基苯磺酸鈉改性天然沸石吸附甲基橙的研究

十二烷基苯磺酸鈉改性天然沸石吸附甲基橙的研究

天然沸騰石是具有連接孔道、框架結構的含水鋁硅酸鹽礦。特殊的孔道和化學結構使沸騰石具有離子交換、選擇性吸附、催化劑等優(yōu)越的性能和環(huán)境屬性。1試驗和表現1.1藥品、試劑與儀器試驗原料采用廣西產紅輝沸石(過325目),試驗用的氯化鈉、十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)、甲基橙等,均為分析純藥品。主要儀器:JJ500型電子天平(常熟市雙杰測試儀器廠);85-2型恒溫磁力攪拌器(山東省鄄城光明儀器有限公司);VIS-723型紫外可見分光光度計(上海第三分析儀器廠);PHS-2C型數字酸度計(杭州東星儀器廠);碘量瓶等。1.2制備氯化鈉溶液采用氯化鈉對沸石進行預處理。稱取一定量的沸石按固液比1∶10浸泡在一定濃度的氯化鈉溶液中,于90℃下磁力攪拌2h,抽濾,洗滌,烘干,備用。將預處理沸石加入少量的SDBS,并添加一定量的蒸餾水磁力攪拌一定時間,抽濾,洗滌,烘干,備用。1.3測試方法1.3.1改性沸石對甲基橙的吸附取50mL濃度為10g/L的甲基橙模擬廢水于250mL的碘量瓶中,向其加入一定質量的改性沸石,密閉、振蕩吸附一定時間,抽濾后分析濾液中剩余甲基橙的濃度,計算吸附率。1.3.2標準曲線方程的建立采用分光光度法測定甲基橙溶液的吸光度來確定甲基橙濃度。分別配制不同濃度的甲基橙標準溶液,用分光光度計在505nm處,以蒸餾水為空白測定各溶液的吸光度,進行線性回歸得到標準曲線方程:A=0.0862C-0.0014,r=0.9995。2結果與討論2.1改變條件對沸騰石吸附性能的影響2.1.1改性沸石的用量在試驗條件下,當甲基橙的質量濃度為10g/L,加入改性沸石的用量小于1g時,吸附率隨著改性沸石用量的增加而增大;當改性沸石的用量為1g時,改性沸石對甲基橙的吸附率為90.6%,此后繼續(xù)增加改性沸石的用量,吸附率增大不明顯,趨于穩(wěn)定,如圖1所示。因此改性沸石的用量選擇1g(20g/L)為宜。2.1.2吸附速率的測定吸附時間對吸附率的影響見圖2。由圖2可看出,改性沸石對甲基橙的吸附過程總體可分為三個階段:在吸附初期,即25~75min,吸附速率增加最快,說明初期是快速吸附過程;在吸附中期,即75~100min,吸附速率明顯減慢,說明中期是中速吸附過程;在吸附末期,即100min之后,吸附率趨于穩(wěn)定,說明末期是慢速吸附過程,再延長吸附時間,吸附基本達到平衡。因此最佳吸附時間為100min。2.1.3溫度對改性沸石吸附甲基橙的影響溫度對吸附率的影響見圖3。由圖3可知,溫度對吸附率有顯著影響。在試驗的溫度范圍內,溫度低于35℃時,吸附率隨著溫度的升高而增大;溫度大于35℃時,吸附率隨著溫度的升高而減小。吸附前期應屬于物理吸附,溫度升高,活化分子的數目迅速增多,導致吸附率增大;35℃時,吸附達到平衡,即吸附與解吸速率相等,改性沸石對甲基橙的吸附率達到最大。35℃應屬于吸附后期,化學吸附占主導地位,因該吸附是放熱反應,繼續(xù)升溫,平衡向解吸方向移動,從而導致吸附率下降。故吸附溫度應控制在35℃,以達到最大吸附率。2.1.4最佳ph值的確定溶液的pH值對改性沸石吸附甲基橙的影響見圖4。由圖4可知,溶液的pH值直接影響著改性沸石的吸附作用。低pH值有利于甲基橙的吸附,高pH值則不利于甲基橙的吸附,也就是說pH值越低吸附效果越顯著。當pH值為3.2時吸附最好,吸附率為93.5%;但pH值為4.2的吸附率為92.8%,與pH值為3.2的吸附率相差不大,考慮到過低的酸值需要用較多的酸來進行調節(jié),因此試驗選擇最佳pH值為4.2。沸石表面所形成的水合氧化物隨pH值的變化有如下的關系:酸性中:MOH+H堿性中:MOH+OH在酸性環(huán)境下,甲基橙呈醌式結構,其分子的磺酸根端帶負電,可與MOH2.2吸附法pc分別向6個裝有不同濃度的甲基橙溶液的碘量瓶中加入1.0g有機改性沸石,在35℃及pH值=4.2的條件下密閉振蕩吸附100min,靜置,吸取上清液,用分光光度計于505nm下測定此層溶液的吸光度。根據溶液吸光度,通過標準曲線方程計算溶液中甲基橙殘留濃度C3sdbs改性沸石的制備(1)以十二烷基苯磺酸鈉改性天然沸石,吸附廢水中甲基橙的最佳條件為:SDBS改性沸石的用量