1、13x分子篩處理含苯胺廢水的實驗研究第22卷第3期2002年5月環境科學actascientiaecircumstantiaev0l22.no.3may,2002編者按本刊自本卷3期至6期,在博士后論壇欄目中陸續刊登一組論文.這些論文是應環境與資源2腫1年中國博士后學術研討會組委會的要求,從此次研討會論文集中選出的-心墻;博士后論壇文章蝻號:o253.2468(2o02).0帥804中圈分類號:x703文獻標識碼:a魏913x分子篩處理含苯胺廢水的實驗研究陶紅,周仕林,高廷耀.(1上海理工大學城市建設與環境工程學院上商踟32同濟大學城市愕染控制國家工程研究中心上拇200o92)摘要:天然巖石礦

2、物為原料,經過較簡單的工藝過程合成的13x沸石分子篩用于吸附水中苯胺的實驗研究,結果表明:分子篩對苯胺的吸附蘧率非常快吸附時間為10mi時.吸附基本選飽和;一般當分子篩用量為l0l時.水中苯瞎的擊陳率達95%;隨著ph值的增加,苯胺在分子篩上的吸附率堿小;溫度增加,曖附率有所增加但常溫下苯胺的吸附率也能達到93%;l3x分子篩對葷胺的最大吸附量可達10婦其吸附規律較好地符合fendtich吸附等溫式;飽和了葷胺的分子篩.用質量濃度為20%,溫度為60的氯化鈉溶液洗脫,解吸率近于100%.且解吸后的分子篩在未經任何扯理的情況下仍能吸附葷胺;說明采用13x分子篩處理音苯胺廢水,不僅吸附效果好.而且

3、再生能力也強,為實際處理含葷胺廢水提供丁可行性依據美蕾詞:,3x分子篩吸附;苯胺;廢水處理experimentalresearchontreatmentofaniline-bearingwastewaterusing13xmolecul8rsievestaohong,刪oshilin,gaotingyao2(1collegeofurbancomlntet.肌dgnvinmetlg,onlyofshanghaisciandtbnology,slia口200093;nationalen.gre.archcenterforurbanpollutioncontrol,tjunversltysb2093

4、;2n0nen#needn$ranhcenturbanpollutioncontro1.tonaluve崎,sli且口20o931allraet:theprjiri.ryinfluentialh咖,cpacb呷60nandd啪rpiiondnthehhh呻ntaniline-bearlnw船w目ugl3xmlectth日imsynthdzedfromnaturaltkexpetmentaeyid目.themshowedthattheratioofadsorptionmashed.plateauvaluewhen山ea也orpontime一1c*n.thertnnovalratesw朋95%wh

5、entberatiomolectdmsievest0w啦wrw日喜lo:ll,肌di口aa魁dwithdecreeing講,increasedwithiingtemperaterehutreached93%undernormaltemperaturethe8丁丑tionadsorbingp薯aniline10mg,andregularity吐dbor棚ardedwithisc*hemut1日d帥r加modelfendlicltspem13xmoleeulsievescouldberegeneratedhy20%nac1u60w】tb吡tleeable1sof曲pacityepntbl卵口el-

6、嗍indicatethat13xmdeetdelevsaitahleforthvgefifieafionofphial-beating.keywerds:13xm0kcul打sies;an出ne;firstttotl;tettreatmtmt苯胺是染料,農藥和醫藥生產中的重要中間體.但是,苯胺是一種難生物降解的有毒物質,毒性很大,通過皮膚和吸人蒸汽被人體很快吸收,會產生紫斑癥.我國已將其列人中國環境優收稿el期:2002-121-25基金項目:上攆市高等學校青年科學基金資助作者前卉:陶紅(1蝴一),女,博士(現在同井大學城市污染控制國家工程研究中心骺博士后)3期陶紅等:13x分子篩處理古苯胺廢

7、水的實驗研究先污染物黑名單.因此,國內外對含苯胺廢水的治理日益重視目前,國內外治理此類廢水的方法主要有化學氧化,光氧化,生物法等.這類處理手段存在氧化劑消耗量大,處理時間長等不足.由于污染治理本身不能帶來經濟效益,所以在進行污染治理時除了強調治理效果外,治理的費用則是最重要的.本項研究所用的13x沸石系以廉價的天然堿性巖為原料,經過較簡單的工藝過程合成,生產成本大大降低,通過13x沸石對苯胺的吸附及解吸實驗的研究,表明采用13x沸石處理含苯胺廢水,不僅吸附效果好,而且再生能力也強,為實際處理含苯胺廢水提供了可行性依據.1實驗部分11試劑及儀器實驗所用試劑均為國產化學純,廢水樣系用苯胺加蒸餾水配

8、制而成.實驗儀器有721分光光度計,jb.90-2型定時恒溫磁力攪拌器,ptls.25型酸度計,800型離心機,h.h.s8電熱恒溫水浴鍋,101.a型數顯電熱鼓風干燥箱,ja2003型電子天平.1.2實驗方法吸附及解吸均采用靜態實驗法,各取6份初始濃度為50mg/l的苯胺溶液50ml,各加人0.5g分子篩,同時開始攪拌,每隔一定時間依次從杯中取上清液離心后分析濃度,繪制吸附速率曲線,將05g分子篩分別與不同濃度的5oml苯胺水溶液在燒杯中混合攪拌,離心后取上清液測濃度,繪制吸附等溫曲線,并考察不同溫度,ph值及用量對吸附率的影響.1.3分析方法苯胺濃度采用萘乙二胺偶氮光度法測定.2結果與討論

9、2.1吸附速率曲線13x分子篩對苯胺的吸附速率曲線如圖1所示,從圖中可見分子篩對苯胺的吸附速率非常快,吸附時間為10min時,苯胺的去除率達96%,以后隨著時問延長,吸附率增加不大,說明吸附已達到平衡,由此可知13x分子篩可用于水體中苯胺的迅速,高效的處理.2.2吸附等溫曲線吸附等溫曲線(圖2)呈現出明顯的非線性特征,這表明13x分子篩與苯胺之間主要是通過吸附方式發生作用的.從圖中可見最大吸附量可達10mg/g,這一方面是由于13x分子篩特殊的孔道結構及較大的比表面積,13x分子篩是一種極性吸附劑,與活性炭圈l取附趣事曲姥【同蒗比l:10e】fig1adrptionrateu不同,活性炭的吸附

10、力完全是色散力,分子篩的強吸附力是色散力和靜電力的加和產生的.由于分子篩孔穴中陽離子的存在給出一個強的局部電場,正是由于這種靜電力的關系,使得分子篩對極性,不飽和及易極化分子具有優先的選擇吸附作用.苯胺是極性化臺物,能與分子篩表面發生強烈的吸附作用.且分子直徑適中,可進入分子篩的孔道中被吸附.在水和廢水處理中通常用弗蘭德利希(fruendlich)吸附等溫式描述吸附容量口與吸附平衡410環境科學22卷1210首s善20255075ioo125cm田2吸附等量戰(圄鑊比1:1nnb.2iermbm100蔓9毒莖96喜92025鐘75um田3盈魔對吸附事的影響【固液比1:1帥】ne.3effa0m

11、p刪ad駟ron100蔓96*蠶92880369i2h田4ph值對吸附率的影響【固藏比1:1帥)hg4efftphvalueoll丑d唧【n時溶液濃度c的關系,來比較不同溫度和不同溶液濃度時吸跗劑的吸跗容量,即q.:kc-.式中,g吸附容量(mg),與吸跗比表面積,溫度有關的系數,與溫度有關的常數,n>1,c吸附平衡時的溶液濃度(l).根據實驗數據.用圖解方法求出=63.0,n=3.5,其相關系數r=0.96,說明13x分子篩吸附苯胺的規律較好地滿足fluendlieh吸附等溫式.2.3溫度對吸跗性能影響根據實驗數據繪出溫度對吸跗性能影響的曲線(圖3),由圖中可看出分子篩對苯胺的吸附率隨

12、溫度的增加而有所增加,這是因為苯胺微溶于冷水,隨著溫度升高,苯胺在水中的溶解度也不斷增加,與水分子的親合力太大增加.13x沸石分子篩由于晶格中存在剩余電荷,使其表面有極性,易于吸附親水性物質,所以,隨著溫度升高,苯胺的吸跗率相應提高.從圖中還可看出,即使在常溫下,苯胺的吸附率也能達到93%.說明常溫下分子篩也能有效去除水中的苯胺.2.4ph值對吸跗率的影響ph值對分子篩吸附苯胺的影響如圖4所示.由圖可見ph值為4時吸附率最大,以后隨著ph值的增加,苯胺在分子篩上的吸跗率減小,這是由于苯胺屬弱酸性離子化合物,在一定的ph值范圍內發生部分離子化,水溶液中存在有離子和非離子兩種形態,當ph值降低時,

13、溶液中h離子濃度增加,化合物的非離子形態所占的比例相對增大,非離子形態具有極高的疏水性,與離子形態相比更容易被分子篩的疏水表面所吸附.當ph值達到1o時,苯胺幾乎已全部呈離子形態,致使吸附率大大降低,但ph為2時反而比ph為4的吸附率低,則是因為強酸性條件下,存在過多的氫離子,由于氫離子的半徑比苯胺的半徑小,優先進入13x分子篩的孔道中,降低了苯胺的吸附率.2.5分子篩用量對吸附率的影響分子篩用量對吸附率的影響如圖5所示,從圖中可見水中苯胺的吸附率隨分子篩用量的增加而提高,一般當分子篩用量為1o異,l時,水中苯胺的去陳率達95%,此后,隨著用量增加吸跗率雖有增加,但增加率很小,說明吸附已達飽和

14、.所以,從經濟角度出發,在實驗中選用1og,l分子篩.2.6苯胺的解吸實驗為了進一步考查13x分子篩工業應用的可行性,進行了解吸效果的實驗.先將o.5g分子篩放人濃度為50i異,l的苯胺溶田5分子井用對吸附率的影響(廢水體積為5oml)fig5effect0fdoboll哪pon3期陶紅等:13x分子篩處理含苯胺廢水的實驗研究4ll液中進行吸附實驗,吸附時問為10min吸附后的分子篩分別用溫度為15,40c,60c,質量濃度分別為10%,20%,30%的氯化鈉溶液洗脫,洗脫時間為10min.然后將解吸后的分子篩不經任何處理,立即進行第二次吸附實驗,條件與第一次相同,再用同樣的氯化鈉溶液進行第二

15、次解吸實驗,時間仍為10min.結果見表1,從表中可見:第一次解吸實驗,苯胺的解吸率均太于90%,解吸后的分子篩對苯胺的吸附率基本上達90%,說明分子篩的重復利用性較好.實驗結果表明,氯化鈉洗脫液的濃度及溫度對解吸率有較大的影響,當氯化鈉質量濃度為20%,溫度為60c時,洗脫效果最好表1ljx分子篩解吸實驗的績暴table1ther酷【日ofd嘲rdllofanilin.n13x瑚iul盯3結論(1)分子篩對苯胺的吸附速率非常快,吸附時問為10mln時,苯胺的去除率達96%,可見ljx分子篩可用于水體中苯胺的迅速,高效的處理.(2)13x分子篩對苯胺的最大吸附量可達10m異,e,其吸附規律較好地符臺fendllch吸附等溫式.(3)分子篩對苯胺的吸附,隨溫度的增加而有所增加,但即使在常溫下,苯胺的吸附率也能達到93%,說明常溫下分子篩也能有效去除水中的苯胺.(4)ph值對吸附率有較好的影響,隨著ph值的增加,苯胺在分子篩上的吸跗率減小.(5)水中苯胺的吸附率隨分子篩用量的增加而提高,一般當分子篩用量為1ol時,水中苯胺的去除率達95%,吸附已達飽和.(6)用氯化鈉溶液洗脫苯胺,其兩次解吸率均為9o%,解吸后的分子篩對苯胺的吸附率基本上達9o%,說明分子篩的重復利用性較好.當氯