吸附劑對(duì)硝基苯污染廢水吸附效果研究

宋雷蕾 于 健 劉可為 郝亞男

1.吉林省環(huán)境科學(xué)研究院

2.吉林省省直機(jī)關(guān)事務(wù)管理局

吸附劑對(duì)硝基苯污染廢水吸附效果研究

宋雷蕾1于 健2劉可為1郝亞男1

1.吉林省環(huán)境科學(xué)研究院

2.吉林省省直機(jī)關(guān)事務(wù)管理局

在靜態(tài)條件下，活性炭纖維氈、粉末活性炭和顆?；钚蕴繉?duì)硝基苯污染廢水吸附效果通過實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了研究。結(jié)果表明在恒溫20℃條件下，振蕩速率130r/min,不同吸附劑用量，振蕩時(shí)間20min時(shí)對(duì)廢水的處理效果最佳。

活性炭纖維氈；去除率

前言

硝基苯，有機(jī)化合物，又名密斑油、苦杏仁油，無色或微黃色具苦杏仁味的油狀液體。難溶于水，密度比水大；易溶于乙醇、乙醚、苯和油。遇明火、高熱會(huì)燃燒、爆炸。與硝酸反應(yīng)劇烈。硝基苯的沸點(diǎn)較高，自然條件下的蒸發(fā)速度較慢，與強(qiáng)氧化劑反應(yīng)生成對(duì)機(jī)械震動(dòng)很敏感的化合物，能與空氣形成爆炸性混合物。傾翻在環(huán)境中的硝基苯，會(huì)散發(fā)出刺鼻的苦杏仁味。80℃以上其蒸氣與空氣的混合物具爆炸性，傾倒在水中的硝基苯，以黃綠色油狀物沉在水底。硝基苯由苯經(jīng)硝酸和硫酸混合硝化而得。作有機(jī)合成中間體及用作生產(chǎn)苯胺的原料。用于生產(chǎn)染料、香料、炸藥等有機(jī)合成工業(yè)。硝基苯是有機(jī)合成的原料，最重要的用途是生產(chǎn)苯胺染料，還是重要的有機(jī)溶劑。

環(huán)境中的硝基苯主要來自化工廠、染料廠的廢水廢氣，尤其是苯胺染料廠排出的污水中含有大量硝基苯。貯運(yùn)過程中的意外事故，也會(huì)造成硝基苯的嚴(yán)重污染。硝基苯在水中具有極高的穩(wěn)定性。由于其密度大于水，進(jìn)入水體的硝基苯會(huì)沉入水底，長時(shí)間保持不變。又由于其在水中有一定的溶解度，所以造成的水體污染會(huì)持續(xù)相當(dāng)長的時(shí)間。當(dāng)濃度為5mg/L時(shí)，被污染水體呈黃色，有苦杏仁味。當(dāng)濃度達(dá)100mg/L時(shí)，水幾乎是黑色，并分離出黑色沉淀。當(dāng)濃度超過33mg/L時(shí)可造成魚類及水生生物死亡。吸入、攝入或皮膚吸收均可引起人員中毒。中毒的典型癥狀是氣短、眩暈、惡心、昏厥、神志不清、皮膚發(fā)藍(lán)，最后會(huì)因呼吸衰竭而死亡。排入水體后，會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。

活性炭分為粉末活性炭和顆?；钚蕴?。活性炭纖維氈是用天然纖維或人造纖維經(jīng)過炭化、活化制成。具有發(fā)達(dá)的比表面積、豐富的微孔和均勻的孔徑?；钚蕴坷w維氈具有吸附容量大、吸附速度快、脫附速度快、耐溫性能好、耐酸堿、具有較好的導(dǎo)電性能、灰份少等性能。隨著我國對(duì)環(huán)境要求的提高,吸附劑對(duì)有害氣體、水中毒物、菌類都有較好的吸附作用,對(duì)人類健康起到很好的作用。

1 實(shí)驗(yàn)與方法

1.1 材料與試劑

硝基苯（上海雙博生物科技有限公司），活性炭選用顆?；钚蕴浚ㄌ旖蚴懈３炕瘜W(xué)試劑廠），粉末活性炭（天津市華東試劑廠），活性炭纖維氈（遼寧安科活性炭纖維應(yīng)用技術(shù)開發(fā)公司)，101A-1電熱鼓風(fēng)干燥箱（產(chǎn)地：上海實(shí)驗(yàn)儀器有限公司），以上所有試劑均為分析純。水為蒸餾水。

1.2 實(shí)驗(yàn)裝置與分析儀器

采用靜態(tài)振蕩吸附，即將一定量廢水活性炭置于錐形瓶中，放在水浴恒溫振蕩器上振蕩一定時(shí)間，使吸附劑與吸附質(zhì)充分接觸后取樣測定吸附質(zhì)濃度。SHZ-88水浴恒溫振蕩器（金壇市文華儀器有限公司）。

1.3 試驗(yàn)方法

吸附劑的預(yù)處理：分別將顆?；钚蕴俊⒒钚蕴坷w維氈經(jīng)去離子水煮沸清洗3次后（去除水溶性物質(zhì)和揮發(fā)性物質(zhì)），在103℃的烘箱中干燥2h，取出放入干燥皿中備用。粉末活性炭在103℃的烘箱中干燥2h, 取出放入干燥皿中備用。自制實(shí)驗(yàn)用水，硝基苯濃度為0.6mg/L，取1ml硝基苯（分析純）溶于1L容量瓶中，稀釋后溶液硝基苯濃度1202mg/L.取上述濃度硝基苯溶液2ml溶于2L容量瓶中，理論計(jì)算稀釋后溶液硝基苯濃度約1.2mg/L的模擬廢水。

分別取上述700ml模擬廢水，投加一定量的活性炭粉末、活性炭顆粒、活性炭纖維氈，于恒溫水浴振蕩器中振蕩一定時(shí)間，分離后測定溶液中硝基苯的濃度及去除率。

2 結(jié)果與討論

在恒溫下分別用（8.0g、10.0g、12.0 g、14.0g、16g）經(jīng)預(yù)處理的顆?；钚蕴?；( 8.0g、10.0g、12.0g、14.0g、16g）經(jīng)預(yù)處理的活性炭粉末；(1.6g、1.8g、2.0g、2.2g、2.4g）經(jīng)預(yù)處理的活性炭纖維氈，將預(yù)處理的顆粒活性炭、粉末活性炭、活性炭纖維氈分別置于1L具塞磨口錐形瓶中，加入配置好的實(shí)驗(yàn)用水（硝基苯為0.6mg/ L）700ml，置于恒溫水浴振蕩器中，振蕩速率130r/min,在恒溫（20℃）條件下，吸附劑投加量一定，活性炭纖維氈加入2克，顆?；钚蕴亢头勰┗钚蕴客度?2.0克，分別振蕩10min、20min、30min、40min、50min,考察在不同振蕩時(shí)間下廢水中剩余硝基苯的質(zhì)量濃度。

圖1 不同吸附劑對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響

由圖看出，去除率隨振蕩時(shí)間增加而增大，但當(dāng)振蕩時(shí)間大于20min后，去除率反而稍微有所下降，原因是隨著振蕩時(shí)間的增長，原來吸附在活性炭上的硝基苯逐漸解吸脫落，從而確定活性炭纖維氈對(duì)硝基苯吸附在振蕩時(shí)間為30min時(shí)吸附穩(wěn)定。

由上圖可知活性炭纖維氈的投加量大于2克以后去除率最大，說明活性炭纖維氈已達(dá)到吸附飽和，若加量過多，去除率有下降的趨勢，其原因是活性炭纖維氈吸附達(dá)到平衡后，繼續(xù)投入量加大會(huì)抑制吸附，使的原來被吸附的有機(jī)物分子由于相互間的作用力而滯留在水中，因此，活性炭纖維氈投入量2克去除率最好?；钚蕴坷w維氈吸附硝基苯的速率比顆?；钚蕴亢头勰┗钚蕴康乃俾士欤竭_(dá)平衡的時(shí)間最短，適用于工程中大量投入使用，能有效地降低廢水中硝基苯的濃度，從而對(duì)硝基苯的去除效率達(dá)到最高，原因是活性炭纖維氈具有發(fā)達(dá)的比表面積、豐富的微孔和均勻的孔徑, 吸附容量大、吸附速度快、脫附速度快、耐溫性能好、耐酸堿、具有較好的導(dǎo)電性能、灰份少。粉末活性炭對(duì)硝基苯的吸附效率比顆?；钚蕴康奈叫矢?，原因活性炭是用煙煤、褐煤、果殼和木屑等多種原料經(jīng)碳化和活化過程制成的黑色多孔顆粒，是由不定型碳和不同量灰分共同構(gòu)成的吸附劑，具有很大的表面積和空隙結(jié)構(gòu)。吸附性能良好。隨著我國對(duì)環(huán)境要求的提高,對(duì)有害氣體、水中毒物、菌類都有較好的吸附作用,對(duì)人類健康起到很好的作用,對(duì)工業(yè)廢氣、廢水起到治理作用,回收廢氣增加很高的經(jīng)濟(jì)效益。

3 結(jié)語

在靜態(tài)條件下，研究了硝基苯污染廢水中活性炭纖維氈、粉末活性炭、顆?；钚蕴咳哒袷帟r(shí)間對(duì)硝基苯的吸附效果的影響。結(jié)果表明：三者都可有效去除廢水中的硝基苯，活性炭纖維氈對(duì)廢水中硝基苯的去除率最高，吸附效果最佳，適用于工程中大量投入使用，因此，具有較好的應(yīng)用前景。

[1]高維娜，張軍明,孫凱.活性炭纖維對(duì)硝基苯的吸附原理及其前景展望.甘肅科技, 2009年3月

[2]陳秋燕，袁文輝,關(guān)建郁.影響活性炭吸附苯系物條件的研究.華南理工大學(xué)學(xué)報(bào)( 自然科學(xué)版), 2000 年10月

[3]鄭光濡.活性炭的性質(zhì)與應(yīng)用.化學(xué)世界

宋雷蕾，女，工程師，現(xiàn)任于吉林省環(huán)境科學(xué)研究院，主要從事環(huán)境科研工作。

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.21.023