吸附劑對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.吉林省環境科學研究院

2.吉林省省直機關事務管理局

吸附劑對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.吉林省環境科學研究院

2.吉林省省直機關事務管理局

在靜態條件下，活性炭纖維氈、粉末活性炭和顆粒活性炭對硝基苯污染廢水吸附效果通過實驗進行了研究。結果表明在恒溫20℃條件下，振蕩速率130r/min,不同吸附劑用量，振蕩時間20min時對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、高熱會燃燒、爆炸。與硝酸反應劇烈。硝基苯的沸點較高，自然條件下的蒸發速度較慢，與強氧化劑反應生成對機械震動很敏感的化合物，能與空氣形成爆炸性混合物。傾翻在環境中的硝基苯，會散發出刺鼻的苦杏仁味。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。硝基苯由苯經硝酸和硫酸混合硝化而得。作有機合成中間體及用作生產苯胺的原料。用于生產染料、香料、炸藥等有機合成工業。硝基苯是有機合成的原料，最重要的用途是生產苯胺染料，還是重要的有機溶劑。

環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。貯運過程中的意外事故，也會造成硝基苯的嚴重污染。硝基苯在水中具有極高的穩定性。由于其密度大于水，進入水體的硝基苯會沉入水底，長時間保持不變。又由于其在水中有一定的溶解度，所以造成的水體污染會持續相當長的時間。當濃度為5mg/L時，被污染水體呈黃色，有苦杏仁味。當濃度達100mg/L時，水幾乎是黑色，并分離出黑色沉淀。當濃度超過33mg/L時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、皮膚發藍，最后會因呼吸衰竭而死亡。排入水體后，會造成嚴重的環境污染。

活性炭分為粉末活性炭和顆粒活性炭。活性炭纖維氈是用天然纖維或人造纖維經過炭化、活化制成。具有發達的比表面積、豐富的微孔和均勻的孔徑。活性炭纖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、具有較好的導電性能、灰份少等性能。隨著我國對環境要求的提高,吸附劑對有害氣體、水中毒物、菌類都有較好的吸附作用,對人類健康起到很好的作用。

1 實驗與方法

1.1 材料與試劑

硝基苯（上海雙博生物科技有限公司），活性炭選用顆粒活性炭（天津市福晨化學試劑廠），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用技術開發公司)，101A-1電熱鼓風干燥箱（產地：上海實驗儀器有限公司），以上所有試劑均為分析純。水為蒸餾水。

1.2 實驗裝置與分析儀器

采用靜態振蕩吸附，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間，使吸附劑與吸附質充分接觸后取樣測定吸附質濃度。SHZ-88水浴恒溫振蕩器（金壇市文華儀器有限公司）。

1.3 試驗方法

吸附劑的預處理：分別將顆粒活性炭、活性炭纖維氈經去離子水煮沸清洗3次后（去除水溶性物質和揮發性物質），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。自制實驗用水，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間，分離后測定溶液中硝基苯的濃度及去除率。

2 結果與討論

在恒溫下分別用（8.0g、10.0g、12.0 g、14.0g、16g）經預處理的顆粒活性炭；( 8.0g、10.0g、12.0g、14.0g、16g）經預處理的活性炭粉末；(1.6g、1.8g、2.0g、2.2g、2.4g）經預處理的活性炭纖維氈，將預處理的顆粒活性炭、粉末活性炭、活性炭纖維氈分別置于1L具塞磨口錐形瓶中，加入配置好的實驗用水（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，顆粒活性炭和粉末活性炭投入12.0克，分別振蕩10min、20min、30min、40min、50min,考察在不同振蕩時間下廢水中剩余硝基苯的質量濃度。

圖1 不同吸附劑對實驗的影響

由圖看出，去除率隨振蕩時間增加而增大，但當振蕩時間大于20min后，去除率反而稍微有所下降，原因是隨著振蕩時間的增長，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硝基苯吸附在振蕩時間為30min時吸附穩定。

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到平衡后，繼續投入量加大會抑制吸附，使的原來被吸附的有機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。活性炭纖維氈吸附硝基苯的速率比顆粒活性炭和粉末活性炭的速率快，到達平衡的時間最短，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，從而對硝基苯的去除效率達到最高，原因是活性炭纖維氈具有發達的比表面積、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、具有較好的導電性能、灰份少。粉末活性炭對硝基苯的吸附效率比顆粒活性炭的吸附效率高，原因活性炭是用煙煤、褐煤、果殼和木屑等多種原料經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成的吸附劑，具有很大的表面積和空隙結構。吸附性能良好。隨著我國對環境要求的提高,對有害氣體、水中毒物、菌類都有較好的吸附作用,對人類健康起到很好的作用,對工業廢氣、廢水起到治理作用,回收廢氣增加很高的經濟效益。

3 結語

在靜態條件下，研究了硝基苯污染廢水中活性炭纖維氈、粉末活性炭、顆粒活性炭三者振蕩時間對硝基苯的吸附效果的影響。結果表明：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，具有較好的應用前景。

[1]高維娜，張軍明,孫凱.活性炭纖維對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,關建郁.影響活性炭吸附苯系物條件的研究.華南理工大學學報( 自然科學版), 2000 年10月

[3]鄭光濡.活性炭的性質與應用.化學世界

宋雷蕾，女，工程師，現任于吉林省環境科學研究院，主要從事環境科研工作。

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.21.023