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不同因素对活性炭吸附马拉硫磷的影响

发布时间:2020-07-07 浏览

摘要:以含马拉硫磷的废水为研究对象,考察了活性炭的投加量、吸附时间、反应温度及溶液pH值等因素对活性炭吸附马拉硫磷行为的影响。结果表明:活性炭对马拉硫磷的吸附以快速吸附为主,2h内吸附速度很快;在一定的范围内,活性炭的投加量及反应温度与固相吸附量成正比;活性炭对马拉硫磷的吸附在酸性溶液中能力较强,pH值在3.8~4.0范围内,吸附效果好。

一、引言

马拉硫磷是一种低毒的有机磷农药,已被世界组织认定为环境激素之一,它在自然环境中难以被生物分解,却易被活性炭吸附,研究马拉硫磷在活性炭上的吸附规律,对防治马拉硫磷造成的污染具有现实意义。目前关于环境激素的作用及其在环境中的行为以及对野生动物的影响评价的研究很多,但有关环境激素处理方法的研究还较少。活性炭对农药的吸附主要是物理吸附过程,由于其表面具有疏水性,使它能从水溶液中吸附各种物质,因此广泛用于对农药污染的净化处理。

波涛活性炭厂家研究了活性炭对马拉硫磷的吸附特性及处理效果,并在不同影响因素(反应时间、反应温度、活性炭投加量、溶液pH值)下,对活性炭吸附马拉硫磷的情况进行实验研究,为含马拉硫磷废水处理技术的开发提供依据。

二、实验方法

在8个50mL锥形瓶中,各加入50mL马拉硫磷水样(30mg/L),再分别加入准确称取的不同量活性炭(0.4g, 1.0g, 2.0g, 4.0g, 8.0 g);为防止挥发,用保鲜膜封口后,置于振荡器中在实验设计的温度下进行吸附;分别反应0.5h, 1h, 2h, 4h,6h,8h,12h,24h后,取混合液用0.45μum滤膜抽滤,测定滤液中马拉硫磷浓度。

三、实验结果与讨论

1、马拉硫磷吸附动力学曲线

固定活性炭的投加量为0.08g/mL,测得结果如图1所示。可以看出:活性炭对马拉硫磷的吸附以快速吸附为主。反应前2h内活性炭对马拉硫磷的吸附速度很快,吸附量达到0.68mg,超过总吸附量的60%;在2~6h内固相吸附量增加趋势没有前2h快,吸附6h之后趋势渐缓,8~24h吸附基本平衡。因此考虑时间及实验条件,其他影响因素的研究实验选时为8h。

不同因素对活性炭吸附马拉硫磷的影响

2、温度对吸附效果的影响

改变反应温度,吸咐效果如图2所示。由图2可以看出:5℃时吸附效果差,8h的吸附量只有0.29mg。25℃和40℃时吸附量的增长趋势比5℃和15℃明显,前4h的吸附量增长趋势较为迅速。温度为60℃时吸附效果很明显,在前2h吸附速度很快,8h之后吸附量达到1.08mg。

从图2得知,马拉硫磷的固相吸附量随着温度的升高而加大,因为吸附不仅包括物理作用的吸附,而且包括共价键和氢键等作用的化学吸附。而温度对化学作用的影响比较大,这是因为化学反应往往需要一定的活化能,温度的升高能增大溶质分子的平均能量,能促进化学吸附的进行,故而促进了吸附。但60℃时的增加趋势没有25~40℃时的明显,这是由于实验温度越高,马拉硫磷的挥发量越大,因此活性炭的吸附量会相对减少,而同时伴随的溶解度加大又会使吸附量减小。

不同因素对活性炭吸附马拉硫磷的影响

3、活性炭投加量对吸附的影响

改变活性炭的投加量,吸咐效果如图3所示。由图3可以看出:活性炭投加量为0.4g时,对马拉硫磷的吸附量很少,曲线平缓。投加量为1g时,吸附效果的变化不是很大。而当投加量增加到2g时吸附效果有明显提高。投加量8g时吸附效果好。

不同因素对活性炭吸附马拉硫磷的影响

同一时间内,活性炭投加量越大,吸附效果越明显。但活性炭投加量对吸附的影响应该是在一定的投加范围内的,在马拉硫磷浓度一定的条件下,投加量达到一定数量时,吸附效果基本达到极限,因此投加量要根据实际情况而定,过少,吸附效果不好,过多则会造成浪费。由图3可以看出,8g时的吸附效果虽然佳,但是其单位平均吸附量明显降低,吸附效果基本达到上限。因此,继续增加投加量,不一定会得到显著效果,反而会造成资源浪费。

4、pH值对吸附效果的影响

活性炭从水中吸附有机物的效果与有机物的分子形态有关。一般分子态有机物比离子态有机物容易被吸附。当pH>pK时,有机物主要以离子态存在。电离度与溶解度虽然不成比例,但电离度大的有机物,溶解度大,吸附效果差。为了确定活性炭吸附马拉硫磷的较佳pH值,实验考察了pH值对活性炭吸附马拉硫磷的影响,结果见图4。

不同因素对活性炭吸附马拉硫磷的影响

由图4可以看出:pH值对吸附的影响较大。从反应8h的数据可以看出,pH值为3.92时固相吸附量很大,明显高于pH值为6.92时的吸附量。而当溶液呈碱性时,吸附效果明显降低。由此可见,在微酸性条件下吸附效果比较好,因为在微酸性条件下,活性炭吸附能力增强,而且可以中和活性炭及原料中少量杂质所带的电荷而聚沉,从而促成较好的吸附效果。活性炭表面含有羧基、酚羟基等,这些官能团在水中可以离解。在强碱性溶液中,这些官能团大量离解,活性炭表面趋于带负电荷,这时马拉硫磷分子也趋于离子化而带负电荷,由于同性电荷的排斥作用,不利于马拉硫磷分子在活性炭表面的吸附。在碱性条件下,由于存在“脱吸附”和“溶胶”现象,活性炭本身所带的物质也会溶解到溶液中,从而增加溶液中的杂质,吸附效果差。

三、结语

通过活性炭对马拉硫磷吸附行为的研究,得出以下几点结论:

1、活性炭对马拉硫磷的吸附以快速吸附为主,在一定的投加范围内,活性炭的投加量与固相吸附量成正比,但当活性炭的投加量增加到一定数量时,吸附效果基本达到上限。

2、温度升高,活性炭对马拉硫磷的吸附量加大,但由于挥发的影响,过高的温度可能会降低吸附效果。

3、pH值与活性炭吸附作用有密切关系。pH值调节在3.8~4.0范围内,活性炭对马拉硫磷吸附效果好。

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