油樟叶渣活性炭对磺胺嘧啶的吸附性能.pdf
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1、 年 月云南化工 第 卷第 期 ,:油樟叶渣活性炭对磺胺嘧啶的吸附性能阳新奎,阳亿元,王永强,王成檬,梁祝 (宜宾学院 国际应用技术学部,四川宜宾 ;西南科技大学 环境与资源学院,四川绵阳 )摘要:以油樟叶渣活性炭为吸附剂,研究活性炭投加量、吸附时间、不同初始质量浓度、吸附温度、值等因素对水中磺胺嘧啶吸附性能的影响,采用傅里叶红外光谱分析()和比表面积仪()对活性炭进行表征。结果表明,磺胺嘧啶初始质量浓度为 时,投加 油樟叶渣活性炭,磺胺嘧啶去除率达到 ,吸附时间越长,吸附效果越好,后达到吸附平衡;去除率随 值升高不断降低,酸性环境有利于吸附磺胺嘧啶;吸附容量随温度的升高而增加,但温度超过 后
2、,吸附性能下降;和 吸附等温拟合结果表明,吸附过程为单分子层吸附;准二级动力学模型和 粒子内扩散方程分析结果表明,吸附过程包括物理吸附和化学吸附,以化学吸附为主,吸附速率受颗粒内扩散和外表面扩散控制。关键词:油樟叶渣;活性炭;磺胺嘧啶;吸附中图分类号:文献标识码:文章编号:(),(,;,):()(),:;磺胺类抗生素是有机类合成药物,在畜牧业和医疗行业应用广泛,容易在人体和动物体内积累 ,并随生物体液排放到环境中 。目前,磺胺类抗生素在我国的养殖场废水 、污水处理厂 、地表水 、地下水及饮用水 、土壤 和河湖的沉积物 中均有检出,不仅污染水环境和影响土壤的微生物群落,还威胁人体健康,因此,必须
3、对水体中的磺胺类抗生素进行有效去除。现有的去除技术有生物降解、物理吸附、化学氧化等方法 ,物理吸附因良好的经济性和环境友好性得到广泛关注 ,吸附材料主要有生物炭 、碳纳米管 、树脂 等。油樟是中国特有的珍稀物种,主产于四川省宜宾市,亦称“宜宾油樟”。油樟提取樟油后会产生大量副产物 叶渣。宜宾年产樟油 ,叶渣就有 多万 。大量叶渣被直接焚烧或就地堆放腐烂,不仅污染环境,还造成严重的资源浪费。叶渣的资源化和无害化处理利用已经成为亟待解决的一个主要问题。油樟叶渣中含有丰富的多糖类等有机质,含碳量高达 ,是制备生物质活性炭理想的原材料。本研究以宜宾油樟叶渣制备的活性炭为吸附剂,研究其对磺胺嘧啶的吸附性
4、能,分析吸附时间、吸附剂投加量、初始质量浓度、值和温度对吸附性能的影响,结合红外光谱分析和比表面积测定揭示吸附过程,为油樟叶渣活性炭吸附磺胺嘧啶的应用提供理论依据。材料与方法 实验试剂与仪器油樟叶渣活性炭(),由当地樟油企业废弃的油 樟 叶 渣 所 制;磺 胺 嘧 啶(,)(),纯度为 ,阿拉丁科技有限公司;氢氧化钠()和盐酸(),天津市大陆化学试剂厂。活性炭表面化学官能团的分析采用傅立叶变换红外光谱仪(,日本岛津制作所);活性炭比表面积由比表面积测量仪(型号 ,贝士德仪器科技有限公司)测定;溶液中的磺胺嘧啶浓度由紫外可见分光光度计(,日本岛津制作所)测定。年 月云南化工 第 卷第 期 ,实验
5、方法 磺胺嘧啶溶液标准曲线用 的 储备液配制不同质量浓度的标准 溶 液:、,在 下测定吸光度,以吸光度为纵坐标,质量浓度为横坐标,制作标准曲线():()不同因素影响吸附性能的实验采用静态吸附实验分别分析活性炭投加量、吸附时间、初始质量浓度、温度和 值对吸附性能的影响。实验步骤:称取一定质量活性炭加入具塞锥形瓶;加入一定质量浓度的磺胺嘧啶溶液;置于恒温振荡水浴箱中吸附();滤膜过滤上清液;用紫外分光光度计测定吸光度。)活 性 炭 用 量(、),反 应 条 件(初始质量浓度 、吸附 、吸附温度 );)反应时间(、),反应条件(活性炭 、初始质量浓度 、吸附温度 );)反应温度(、),反应条件(活性
6、炭 、初始质量浓度 );)水溶液质量浓度(、),反应条件(活性炭 、吸附温度 );)水溶液 (、),反应条件(活性炭 、初始质量浓度 、吸附温度 、吸附 )。计算公式:)磺胺嘧啶质量分数 :()式中:为待测样品中磺胺嘧啶质量分数,;为待测样品吸光度;为空白吸光度;为标准曲线截距;为标准曲线斜率。)磺胺嘧啶吸附容量 和磺胺嘧啶去除率 :()()式中:为吸附前磺胺嘧啶质量浓度,;为吸附后磺胺嘧啶质量浓度,;为溶液体积,;为活性炭投加量,;为吸附量,。数据处理)吸附动力学研究本研究选择准二级动力学模型 来拟合实验数据。()式中:为平衡吸附容量,;为准二级吸附速率常数,();为 时刻油樟叶渣活性炭的吸
7、附容量,;为吸附时间,。为进一步讨论 在活性炭颗粒表面的吸附扩散过程,运用 粒子内扩散方程对实验数据进行分段线性拟合 。()式中:为 时刻油樟叶渣活性炭的吸附容量,;为颗粒内扩散速率常数,();为扩散方程常数,即截距;为吸附时间,。)吸附等温线研究采用 和 模型拟合吸附等温数据:()()式中:为平衡吸附容量,;为磺胺嘧啶的吸附平衡质量浓度,;为吸附作用平衡常数;为油樟叶渣活性炭的最大吸附容量,;和 为吸附常数。结果与讨论 活性炭表面化学官能团根据红外光谱分析结果(图),吸附前()和吸附后()活性炭表面的部分官能团的波数和峰 强 均 有 明 显 变 化。波 数 、分别为 、或 、芳香环中 双键的
8、伸缩振动峰,表明活性炭表面有较丰富的芳香苯环基团;吸附 后,的吸收峰位移至 ,且波强也被减弱,该波数为 或 伸缩振动峰 ;羟基()等含氧官能团能够为磺胺嘧啶的吸附提供吸附点位,利于活性炭与磺胺嘧啶之间形成氢键 ,波数为 、处的苯环 吸收峰在吸附前后没有位移,但是峰强有一定变化,判断吸附过程中有 的作用。:未吸附活性炭;:吸附后活性炭。图 活性炭吸附磺胺嘧啶前后的红外光谱分析 年 月云南化工 第 卷第 期 ,比表面积油樟叶渣活性炭在粒径为 目时的比表面积为 。孟庆梅等 使用榴莲壳制作生物炭,未被 磷 酸 活 化 的 榴 莲 壳 生 物 炭 的 比 表 面 积 为 ,磷酸()活化后的油樟叶渣活性炭
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