趙 奭

(唐山市規(guī)劃建筑設(shè)計(jì)研究院環(huán)境工程所，河北 唐山 063000)

1 概述

印染廢水是當(dāng)今污染源之一，降低廢水中有機(jī)物含量和色度已成為當(dāng)今工業(yè)廢水治理的一個(gè)特點(diǎn)[1,2]，印染廢水具有色度大、有機(jī)物含量高、成分復(fù)雜、水質(zhì)變化大、毒性大等特點(diǎn)[2]，目前該種廢水的處理方法主要有物理處理法[3]、化學(xué)處理法[4]以及生物處理法[5]。

吸附法[6]是利用多孔性吸附劑與廢水混合，或讓廢水通過由吸附劑組成的濾床，使有機(jī)分子吸附在其表面或被過濾出去?；钚蕴縖7]、天然礦物[8]、殼聚糖[9]、樹脂[10]等是目前常用的主要吸附劑。

殼聚糖制備原料為甲殼素，甲殼素的N-脫乙酰度高于55%的產(chǎn)物稱為殼聚糖[11]。本文圍繞殼聚糖吸附印染廢水進(jìn)行研究。以高嶺土模擬懸浮顆粒物，以土壤作為高嶺土的對照實(shí)驗(yàn)。

2 實(shí)驗(yàn)

2.1 藥品與儀器

實(shí)驗(yàn)藥品：普拉紅B(分析純)，上海佳英；冰醋酸(99.4%)(分析純)，國藥集團(tuán)；NaOH(分析純)，國藥集團(tuán)。殼聚糖脫乙酰度80%～95%，上海展云化工有限公司；高嶺土，國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

實(shí)驗(yàn)儀器見表1。

表1 實(shí)驗(yàn)儀器列表

2.2 殼聚糖絮凝體的制備

殼聚糖結(jié)構(gòu)中存在氨基，在酸性條件下將其質(zhì)子化從而使殼聚糖溶解。再不斷加入堿，攪拌均勻,得到殼聚糖絮凝體，對染料進(jìn)行吸附。具體步驟如下：稱取0.2 g殼聚糖于100 mL燒杯中，加入20 mL蒸餾水，0.6 mL乙酸使其完全溶解；再不斷加入NaOH(20%)并攪拌均勻，直至pH計(jì)顯示中性。

2.3 模擬染料廢水的吸附性能的研究

量取50 mL,1 g/L普拉紅B染料溶液于制備的絮凝體中進(jìn)行攪拌，每隔15 min吸取上清液略多于2 mL進(jìn)行離心，取離心后的上清液2 mL于50 mL的比色管中，加入蒸餾水至刻度線，測吸光度。記錄數(shù)值直至吸光度不再發(fā)生變化，即吸附達(dá)到平衡，停止計(jì)時(shí)。

3 結(jié)果與討論

3.1 吸附動力學(xué)研究

以1 g/L的普拉紅B染料為模擬染料做吸附動力學(xué)模擬。本實(shí)驗(yàn)為了研究其機(jī)理，分別使用擬一級、擬二級動力學(xué)反應(yīng)式對相關(guān)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合。

擬合參數(shù)見表2，擬合結(jié)果見圖1,圖2。

從結(jié)果可知，動力學(xué)方程為：

其中，k1,k2為準(zhǔn)一級和準(zhǔn)二級吸附反應(yīng)速率常數(shù)，無量綱，單位分別為h-1和g/(mg·h)；qe為吸附達(dá)到平衡時(shí)的吸附量，mg/g；qt為t時(shí)刻的吸附量，mg/g；t為反應(yīng)時(shí)間，h。

表2 動力學(xué)參數(shù)

由表2中殼聚糖與再生得到的殼聚糖的吸附動力學(xué)曲線的擬合參數(shù)可知，擬二級動力學(xué)模型計(jì)算所得的吸附容量和實(shí)驗(yàn)數(shù)值更加接近，且方程的相關(guān)系數(shù)R2值大于0.97。這說明擬二級動力學(xué)方程可以更準(zhǔn)確地描述殼聚糖以及再生得到的殼聚糖對普拉紅B的吸附過程，吸附符合二級動力學(xué)模型。

3.2 吸附熱力學(xué)研究

本實(shí)驗(yàn)還進(jìn)行了由吸附平衡數(shù)據(jù)繪制出殼聚糖的等溫線。具體做法是用朗格繆爾反應(yīng)式和弗里德里希反應(yīng)式對其吸附等溫線擬合。表3是具體的擬合參數(shù)。圖3和圖4為具體的擬合結(jié)果。吸附熱力學(xué)方程的表達(dá)式分別為：

其中，qe為吸附達(dá)到平衡時(shí)的吸附量，mg/g；qm為理論飽和吸附量，mg/g；Ce為溶液在吸附平衡時(shí)的濃度，mg/L；KL為朗格繆爾常數(shù)，L/mg。

其中，qe為吸附達(dá)到平衡時(shí)的吸附量，mg/g；qm為理論飽和吸附量，mg/g；Ce為溶液在吸附平衡時(shí)的濃度，mg/L；KF為弗里德里

希常數(shù)，無量綱(與吸附強(qiáng)度相關(guān))；n為弗里德里希指數(shù)(與吸附強(qiáng)度相關(guān))。

表3 熱力學(xué)參數(shù)

殼聚糖對普拉紅B的吸附均符合Freundich吸附等溫方程。計(jì)算可得的飽和吸附容量為264.8 mg/g。

4 結(jié)語

在常溫下，pH=7.0，殼聚糖含量為0.2 g，殼聚糖以及再生得到的殼聚糖對普拉紅B的吸附過程可用二級吸附動力學(xué)方程來描述，殼聚糖對普拉紅B的吸附符合弗里德里希反應(yīng)等溫吸附模型，飽和吸附容量為264.8 mg/g。