官方網址：活性炭對水中亞甲基藍的吸附性能研究隨著工業化進程的加快，水污染問題日益嚴重，嚴重影響了生態環境及人類健康，有效地治理水污染已成為環保工作者關注的熱點。染料廢水因其組分復雜，有機毒物含量大，色度高，難生物降解，抗光解、抗氧化性強，具有致癌、致畸、致突變等“三致”毒性，給環境帶來了嚴重污染。亞甲基藍是水溶性偶氮染料的代表性化合物，含這類染料的印染廢水排放量大，污染性強，難生物降解。目前國內外在染料廢水處理上常用的方法有吸附法、混凝沉淀法、膜分離技術、磁分離技術、電化學法、化學氧化法、光催化降解法、微生物處理法等，與其他處理方法相比，吸附法具有工藝簡單、可操作性強、吸附劑種類多，不產生二次污染物等優點，成為處理污水中難生物降解污染物的有效方法。活性炭是一種具有類石墨微晶結構的炭材料，是利用含碳原料經過炭化活化后得到的產品，具有高比表面積、豐富的孔隙結構、較強的吸附能力、多樣的表面化學性質等特性，是處理廢氣，含染料、重金屬、非金屬等廢水的優良吸附劑，廣泛應用于化工、醫藥、環保、食品等領域。本實驗探討了吸附劑用量、吸附時間、溫度等反應條件對活性炭吸附亞甲基藍性能的影響，得到吸附過程的最佳條件，并對活性炭的吸附機理進行了分析，為含亞甲基藍染料廢水的治理提供一定的依據。1實驗1．1試劑與儀器本實驗使用的試劑為活性炭，亞甲基藍，實驗用水為超純水。臺式恒溫振蕩器，紫外可見分光光度計，分析天平。1．2實驗方法稱取一定量活性炭加入裝有150mLMB溶液的錐形瓶中，然后放入恒溫振蕩器中，在一定溫度下振蕩吸附一段時間，振蕩轉速為250r/min，振蕩結束后用0.45μm的濾膜過濾，然后使用紫外-可見分光光度計(吸收波長為668nm)測定濾液中MB的吸光度，最后根據MB溶液標準曲線計算出濾液中MB的濃度。活性炭對MB的去除率、吸附量可由以下公式計算:(1)(2)式中:A為活性炭對MB的去除率;ρ0，ρe分別為MB溶液的初始質量濃度和吸附平衡時的質量濃度，mg/L;qe為吸附平衡時活性炭對MB的吸附量，mg/g;m為活性炭的用量，mg;V為亞甲基藍溶液的體積，mL。2結果與討論2．1活性炭用量對MB去除率的影響量取150mL質量濃度為100mg/L的MB溶液6份，分別加入25，50，75，100，125，150mg活性炭在常溫條件下反應6h。活性炭用量與MB去除率的關系如圖1所示，隨著用量的增加，活性炭對MB的去除率不斷增加。當活性炭用量大于100mg時，其對亞甲基藍的去除率趨于穩定，去除率達到98%以上。因此，MB初始質量濃度為100mg/L時，合理的活性炭質量濃度為0.667g/L。式中:k2為偽二級動力學模型的吸附速率常數，g/(mg·min)，其他與式(3)相同。以t/qt對t作圖得到直線，通過直線的斜率和截距可以計算出參數qe和k2的值。分別采用偽一級和偽二級動力學方程對活性炭吸附MB實驗數據進行線性擬合，結果如圖4、表1所示。由擬合結果可知，通過偽二級動力學方程擬合得到的相關系數為1，理論吸附量與實際吸附量十分接近。可知偽二級動力學模型對實驗數據的擬合結果更為理想，活性炭對亞甲基藍的吸附過程完全符合偽二級動力學模型。2．5吸附等溫線分析吸附等溫線用于描述吸附劑對吸附質的吸附特性。常用的吸附等溫線模型有3種，分別是Langmuir，Freundlich和Temkin等溫吸附方程。本實驗采用Langmuir和Freundlich吸附等溫線模型對實驗數據進行擬合Langmuir吸附等溫線是理想狀態下的模擬，常用于描述單分子層吸附。方程線性表達式如下:式中:ρe為平衡質量濃度，mg/L;qe，qmax分別為平衡吸附量和最大吸附量，mg/g;kL為Langmuir吸附平衡常數，mg/L。以ρe/qe對ρe作圖得到直線，通過直線的斜率和截距可以計算出參數qmax和kL的值。Freundlich吸附等溫方程是經驗公式，適用于不均一吸附劑表面的非理想吸附，其線性表達式如下:式中:qe為平衡吸附量，mg/g;ρe為平衡質量濃度，mg/L;kF為Freundlich吸附平衡常數，mg/g，表示吸附能力的大小;1/n為量綱一的與吸附強度有關的系數，其值越小吸附性能越好。以lnqe對lnρe作圖得到直線，通過直線的斜率和截距可以計算出參數kF和n的值。分別采用Langmuir和Freundlich吸附等溫方程對活性炭吸附MB實驗數據進行線性擬合，并計算吸附量、平衡常數等參數，結果如圖5、表2所示。由擬合結果可知，活性炭對MB的的吸附等溫過程很好地符合Langmuir和Freundlich吸附等溫方程，線性相關系數均在0.99以上。其中Langmuir吸附等溫方程的擬合比Freundlich吸附等溫方程好，說明活性炭對MB的吸附更傾向于單層吸附。3結論(1)吸附實驗研究表明活性炭吸附MB的最佳反應條件:活性炭用量為0.667g/L，吸附時間為360min，反應溫度為298K。在此條件下，活性炭對MB的飽和吸附量為249.081mg/g。吸附反應在前30min內速率很快，并約在360min內達到吸附平衡，吸附動力學符合偽二級動力學模型。2)活性炭對亞甲基藍的吸附反應為放熱過