吸附花生壳

第42卷第2期2008年3月生摇物摇质摇化摇学摇工摇程BiomassChemicalEngineeringVol.
42No.
2Mar.
2008环氧氯丙烷改性花生壳对次甲基蓝的吸附研究摇摇收稿日期:2007-08-24摇摇作者简介:李山(1967-),男,陕西兴平人,副教授,硕士生,主要从事化学工程和资源综合利用的研究;联系电话:029-82339129;E鄄mail:lishan鄄1029@163.
com摇*通讯作者:樊君,男,教授,博士生导师,研究方向为光催化在能源、环境等领域的应用研究.
李山1,2,张丽娜1,樊君2*(1.
长安大学环境科学与工程学院,陕西西安710054;2.
西北大学化工学院,陕西西安710069)摘摇要:以花生壳为原料,环氧氯丙烷为改性剂,对花生壳进行改性制备吸附剂,并对其吸附次甲基蓝的性能作了较系统的研究.
结果表明,在2.
0g花生壳中分别加入1.
25mol/L的NaOH溶液45mL和环氧氯丙烷25mL,控制温度40益,搅拌反应30min,经过滤、水洗干燥后得到改性的花生壳,用此改性的花生壳吸附次甲基蓝的最佳条件为:处理100mg/L的次甲基蓝溶液50mL,用0.
2g改性花生壳,pH值在6.
48,搅拌吸附60min,在此条件下吸附率可达99%,吸附后的花生壳用0.
5mol/LNaOH溶液再生,重复使用3次对次甲基蓝的吸附率在96%以上;未改性花生壳对次甲基蓝的吸附率仅为82%.
关键词:环氧氯丙烷;花生壳;次甲基蓝;吸附中图分类号:TQ91;TQ424摇摇摇摇摇摇摇文献标识码:A摇摇摇摇摇摇摇文章编号:1673-5854(2008)02-0030-03StudyonAdsorptionofMethyleneBlueinSolutionwithEpichlorohydrinModifiedPeanutShellLIShan1,2,ZHANGLi鄄na1,FANJun2(1.
CollegeofEnvironmentalScienceandEngineering,Chang忆anUniversity,Xi忆an710054,China;2.
CollegeofChemicalEngineering,NorthwestUniversity,Xi忆an710069,China)Abstract:Anabsorbentwaspreparedfrompeanutshellbyepichlorohydrinmodification.
Itsadsorptionperformanceformethy鄄leneblueinsolutionwasalsostudied.
Theresultsindicate:themodifiedpeanutshellwasobtainedbyusing1.
25mol/LNaOHsolution45mLandepichlorohydrin25mLtomodify2.
0gpeanutsshell,controllingreactiontemperatureat40益,mixingtimefor30min,filtering,waterwashinganddrying.
Theoptimaladsorptionconditionofmodifiedpeanutshelltomethylenebluewas:50mLof100mg/Lmethylenebluesolution,0.
2gmodifiedpeanutshell,pHvalue6.
48,stirringtime60min.
Theadsorptionrateofmodifiedpeanutshellwas99%.
Theusedpeanutshellcouldberegeneratedby0.
5mol/LNaOHsolution.
Theadsorp鄄tionrateofregeneratedpeanutshellafterbeingusedthreetimeswasover96%.
Theadsorptionrateofunmodifiedpeanutshelltomethylenebluewasonly82%.
Keywords:epichlorohydrin;peanutshell;methyleneblue;adsorption摇摇纺织印染行业是工业的重要组成部分,排放的染料废水主要为次甲基蓝,不仅污染环境,而且有些染料或其降解产物有毒,甚至能诱发基因突变或致癌,因此,印染废水必须经过处理才能排放.
目前,印染的染料几乎都是人工合成的,且具有抗光解、抗氧化和抗生物降解等特性,导致印染废水成分复杂且难以生化降解,特别是脱色问题一直未能得到很好的解决.
目前工业上常用的处理方法有氧化法[1]、混凝法[2]、吸附法[3]、电解法[4]等,或者采用单一处理方法的组合以提高处理效果.
花生壳是花生加工的下脚料,大部分当作燃料或废渣弃去,利用率很低,造成自然资源的极大浪费,直接影响了花生的综合利用价值,近年来,利用花生壳制备吸附剂已引起人们的重视,并将其用于废水处理方面的研究也有报道[5-6].
本研究用环氧氯丙烷化学改性花生壳,并用改性的第2期李山,等:环氧氯丙烷改性花生壳对次甲基蓝的吸附研究31摇摇摇花生壳对印染废水中的次甲基蓝进行吸附,以便获得较为理想的吸附条件,为花生壳的综合利用和难处理的印染废水的经济高效处理提供有价值的参考.
1摇实验1.
1摇材料、仪器和试剂材料:花生壳,自购,用水洗净后于60益烘干5h,粉碎机粉碎后备用.
仪器:HY-2型调速多用振荡器,国华电器有限公司;PHS-3C型pH计,上海雷磁仪器厂;电热恒温水浴锅,北京科伟永兴仪器有限公司;101-2型干燥箱,上海实验仪器厂;721型分光光度计,上海第三分析仪器厂;FZ102型微型植物粉碎机,天津泰斯特仪器有限公司.
试剂:环氧氯丙烷、次甲基蓝、盐酸、氢氧化钠均为分析纯.
1.
2摇环氧氯丙烷改性花生壳的制备[7]称取花生壳粉2.
0g置于250mL烧杯中,分别加入1.
25mol/L的NaOH溶液45mL和环氧氯丙烷25mL,置于水浴锅中于40益搅拌反应30min,过滤,得到的花生壳粉渣,用蒸馏水洗至滤液呈中性,然后在65益下干燥2h,得到改性花生壳,置于干燥器中备用.
1.
3摇标准曲线绘制分别移取质量浓度为100mg/L的次甲基蓝标准溶液0.
2、0.
4、0.
6、0.
8、1.
0和1.
2mL于25mL比色管中,用蒸馏水定容,摇匀,配得质量浓度分别为0.
8、1.
6、2.
4、3.
2、4.
0、4.
8mg/L的次甲基蓝溶液.
用1cm比色皿,在666nm处以蒸馏水为参比测定上述不同浓度溶液的吸光度,绘制标准曲线.
标准曲线的线性回归方程为:A=0.
1737C-0.
0025,式中:A—吸光度,C—溶液浓度,mg/L;相关系数为0.
9988.
1.
4摇改性花生壳吸附次甲基蓝实验取50mL质量浓度为100mg/L的次甲基蓝溶液于250mL锥形瓶中,用NaOH或HCl调节pH值,加入适量的改性花生壳,在HY-2型调速多用振荡器上振荡吸附一定时间后,静置,取上清液在721型分光光度计上于666nm处测定其吸光度,由标准工作曲线求出次甲基蓝的浓度,计算改性花生壳对次甲基蓝的吸附率.
吸附率的计算公式为:吸附率=(C0-Ce)/C0伊100%,式中:C0—吸附前溶液中次甲基蓝的起始质量浓度,mg/L;Ce—吸附后溶液中次甲基蓝的剩余质量浓度,mg/L.
1.
5摇分析方法pH值用PHS-3C型pH计测定;次甲基蓝的浓度用分光光度法测定.
2摇结果与讨论2.
1摇不同条件对吸附率的影响2.
1.
1摇pH值的影响摇取质量浓度为100mg/L的次甲基蓝溶液50mL,固定加入0.
2g的改性花生壳,室温下振荡吸附60min,改变试验溶液的pH值,考察室温下pH值对吸附效果的影响,结果见表1.
由表1可见,次甲基蓝溶液的pH值在3.
55~9.
18,改性花生壳对其都有较高的吸附率,在pH值为6.
48时吸附率最大.
当pH值大于9郾18时,由于溶液中大量的OH-与花生壳中的羧基和酚羟基发生反应,使得花生壳中和次甲基蓝的配位基减少,从而导致改性花生壳对次甲基蓝的吸附率下降.
本实验控制次甲基蓝溶液的pH值在6.
48.
2.
1.
2摇吸附时间的影响摇取质量浓度为100mg/L的次甲基蓝溶液50mL,固定试验溶液的pH值在6.
48,改性花生壳加入量为0.
2g,改变吸附时间,考察室温下吸附时间对吸附效果的影响,结果见表1.
由表1可见,随着吸附时间的延长,改性花生壳对次甲基蓝的吸附率增加,在30min时吸附率为96.
3%,说明改性花生壳对次甲基蓝吸附较快,在60~90min时吸附率达到最大且基本不变,通过计算得到改性花生壳对次甲基蓝的饱和吸附量为24.
8mg/g.
考虑成本因素,选择吸附时间为60min.
2.
1.
3摇吸附温度的影响摇取质量浓度为100mg/L的次甲基蓝溶液50mL,固定试验溶液的pH值在6.
48,改性花生壳加入量为0.
2g,振荡吸附60min,改变吸附温度,考察温度对吸附效果的影响,结果见表1.
由表1可见,温度在20~60益范围内时,吸附率较大且基本不变,说明吸附率受温度的影响不大.
考虑成本因素,选择在室温下吸附.
2.
1.
4摇次甲基蓝溶液质量浓度的影响摇固定试验溶液的pH值在6.
48,改性花生壳加入量为0.
2g,吸附时间为60min,改变次甲基蓝溶液浓度,考察浓度对吸附效果的影响,结果见表1.
由32摇摇摇生摇物摇质摇化摇学摇工摇程第42卷表1可见,随着次甲基蓝溶液浓度的增大,改性花生壳对其吸附率不断下降.
由于次甲基蓝溶液初始浓度的高低影响改性花生壳对它的吸附率,因此,实际处理过程中次甲基蓝溶液浓度如果变化,应及时调整改性花生壳加入量,以便获得较好吸附效果.
表1摇不同条件下改性花生壳对次甲基蓝吸附率的影响Table1摇Effectofdifferentconditionsonadsorptionrateofthemodifiedpeanutshelltomethyleneblue条件condition吸附率/%adsorptionratepH值pHvalue3.
5592.
16.
4897.
49.
1896.
312.
0385.
4吸附时间/minadsorptiontime3096.
34597.
26099.
07599.
19099.
1吸附温度/益adsorptiontemperature2099.
04098.
65098.
56098.
2次甲基蓝溶液质量浓度/(mg·L-1)themassconcentrationofmethylenebluesolution20090.
830073.
040063.
050054.
62.
2摇改性花生壳的再生和重复使用取质量浓度为100mg/L的次甲基蓝溶液50mL,固定试验溶液的pH值在6.
48,改性花生壳的加入量为0.
2g,吸附时间为60min,在此条件下进行吸附,吸附后的改性花生壳用0.
5mol/L的NaOH溶液100mL洗脱,再用蒸馏水洗至中性,洗至中性后的改性花生壳于60益干燥箱中烘干2h重新使用,考察再生和重复使用效果.
结果表明,改性花生壳第一次再生后对次甲基蓝的吸附率为98.
9%,第二次再生后的吸附率为98.
7%,第三次再生后的吸附率为96.
8%,再生后的改性花生壳的吸附率稍有下降,但其吸附率仍在96%以上,因此吸附后的改性花生壳经稀NaOH简单再生后可重复使用.
2.
3摇改性花生壳和未改性花生壳吸附效果的比较取质量浓度为100mg/L的次甲基蓝溶液50mL,固定试验溶液的pH值在6.
48,吸附时间为60min,分别加入0.
2g改性花生壳和未改性花生壳,在此条件下进行吸附,比较两者对次甲基蓝的吸附性能.
结果表明,改性花生壳对次甲基蓝的吸附率为99%,未改性花生壳对次甲基蓝的吸附率为82%,说明环氧氯丙烷对花生壳的改性提高了其吸附性能.
3摇结论3.
1摇在2.
0g花生壳中分别加入1.
25mol/L的NaOH溶液45mL和环氧氯丙烷25mL,控制温度40益,搅拌反应30min,经过滤、水洗、干燥后得到改性的花生壳.
用0.
2g改性花生壳处理100mg/L的次甲基蓝溶液50mL,控制pH值在6.
48,搅拌吸附60min,在此条件下吸附率可达99%,吸附后的花生壳用0.
5mol/LNaOH溶液再生,重复使用3次对次甲基蓝的吸附率仍在96%以上.
3.
2摇比较了改性花生壳和未改性花生壳对次甲基蓝的吸附性能,未改性花生壳对次甲基蓝的吸附率为82%,改性花生壳对次甲基蓝的吸附率为99%.
3.
3摇通过环氧氯丙烷改性花生壳制备吸附剂,制备方法简便,使其对次甲基蓝的吸附性能得到提高,且易再生,能重复使用,扩大了吸附剂的原料来源,为花生壳的综合利用提供了一种有效途径.
小量花生壳的改性和对次甲基蓝的吸附实验表明改性方法可行、脱色效果显著,但要大规模生产和推广应用仍需研究与完善.
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