活性炭吸附亞甲基藍的光譜特性

楊春花，畢健梁，李金益，黃兆龍,2

（1.紅河學院理學院，云南蒙自 661100；2.云南省天然藥物與化學生物學高校重點實驗室，云南蒙自 661100）

活性炭吸附亞甲基藍的光譜特性

楊春花1，畢健梁1，李金益1，黃兆龍1,2

（1.紅河學院理學院，云南蒙自 661100；2.云南省天然藥物與化學生物學高校重點實驗室，云南蒙自 661100）

研究了活性炭對亞甲基藍吸附的光譜性質，結果表明，活性炭對亞甲基藍吸附非常穩定，解吸附趨勢較小。可以用作圖法確定活性炭對亞甲基藍的飽和吸附量。活性炭對亞甲基藍的吸附性質可用于煤質顆粒活性炭測定方法的改進，提高分析效率。

活性炭；亞甲基藍；光譜特性

引言

活性炭對亞甲基藍的吸附量是評價活性炭質量的指標之一[1]，[3]。木質和煤質顆粒活性炭性質測定方法都是居于這一原理而制定的[3]。該方法測定時要求逐漸分次地將亞甲基藍溶液滴加到活性炭中，每次振蕩30min，每次振蕩后分離出溶液，測定665nm處的吸光度值A，要求吸附液的A等于或接近0.4%的硫酸銅溶液的A值時，滴加的亞甲基藍才能計為煤中顆粒活性炭對亞甲基藍的吸附量。該方法重復次數多，分析周期長，耗時費力。能否用直接用吸光光度法來測定溶液中剩余的亞甲基藍，在總量中扣除剩余量計算吸附量呢？我們用木質活性炭試劑為樣本，通過研究活性炭吸附過程中的一些光譜性質，提出了吸附量測定中的一些改進措施。

1 實驗部分

1.1 試劑及儀器

磷酸二氫鉀（AR），磷酸氫二鈉（AR），亞甲基藍（AR），硫酸銅（AR）。

pH=7的磷酸緩沖溶液，1.50g/L亞甲基藍溶液（二溶液均按文獻[2]配制）

分光光度計（普析TU9100），離心機，滴定裝置。

1.2 亞甲藍溶液的光譜曲線

取1.5g/L的亞甲基藍水溶液稀釋成1.50、2.25、3.00、3.75、4.5、6.0mg/L，測定光譜吸收曲線。

1.3 測定活性炭的飽和吸附量

稱0.10g活性炭共5份，每份分別加入6.0、7.0、8.0、9.0、10.0mL亞甲基藍溶液，同時振蕩吸附30min，離心分離出清液，分別測定665nm波長下的吸光度值。

1.4 測定不同吸附時間的溶液吸光度值

稱0.10g活性炭，加7.5mL亞甲基藍溶液，振蕩吸附30min，離心分離出清液，測定665nm波長下的吸光度值，溶液再返回活性炭，繼續振蕩吸附30min，離心取液，測定吸光度值，如此重復共5次。

1.5 測定重復洗脫活性炭的解吸附量

稱0.10g活性炭，加7.5mL亞甲基藍溶液，振蕩吸附30min，離心分離棄清液。往已吸附亞甲基藍的活性炭中加入10mL磷酸鹽緩沖溶液（pH=7.0）,振蕩吸收30min，離心分離取清液，測定吸光度值（波長665nm），再往吸附亞甲基藍的活性炭中加入10mL磷酸鹽緩沖溶液（pH=7.0）,振蕩吸收30min，離心分離取清液，測定吸光度值。如此重復5次。

2 結果與討論

2.1 吸收波長與結構的關系

圖1 亞甲基藍溶液的光譜曲線

圖1中的不同曲線對應不同濃度，圖像表明，亞甲基藍在665nm、295nm、620nm、665nm附近都有較強的吸收峰，兩個峰的最大吸收波長基本不隨濃度變化，而峰值隨濃度增大而有規律地增大，屬于比較標準的吸收曲線。

我們從2.1的一組光譜曲線中分別提取了250nm、295nm、620nm、665nm波長下的各曲線的吸光度值，制出各波長下的標準曲線（見圖2）。結果顯示了很好的線性關系，表明，亞甲基藍濃度在1.5-6.0mg/L期間，指定波長下的濃度與吸光度值都良好的線性，可以用于微量亞甲基藍溶液的濃度測定。為了獲得較高的靈敏度，可選擇665nm。

圖2 不同波長下亞甲基藍的標準曲線

2.2 亞甲基藍用量與活性炭吸附量的關系

圖3 活性炭對不同亞甲基藍用量的吸附規律

從圖3看出，亞甲基藍用量在6.0-8.0mL（1.5g/L）區間，游離亞甲基藍濃度都非常低，表明，活性炭對亞甲基藍的吸附非常強烈和牢固，吸附量還未飽和。當亞甲基藍用量達到9.0mL時，吸光度值急劇增大（9.0mL和10.mL吸附液取出后均稀釋20倍后測定A，圖中的A值為不稀釋的換算值），表明已經過量，飽和吸附量應該在8.0-9.0mL之間。若將8.0mL附近的實驗點布局再精細一些，通過作切線外推的方法即可確定飽和吸附量的加入體積。

2.3 活性炭吸附亞甲基藍的時間曲線

圖4是活性炭吸附亞甲基藍的量隨時間變化的關系曲線（加入7.5mL亞甲基藍，總量未達到飽和量），可以看出：在開始30min到60min的吸附過程中，亞甲基藍游離濃度急劇下降，表明：活性炭吸附還未平衡，但60min以后，曲線呈平穩的、小幅地降低。說明吸附反應已經較接近穩定態。但很難達到100%的平衡態。

圖4 活性炭吸附量與時間的關系

可見，在本實驗條件下，活性炭吸附量測定應該作用60min以后再測。

2.4 活性炭吸亞甲基藍的抗解吸能力

圖5 活性炭-亞甲基藍抗解吸附的能力

圖5是反復用10mL的pH=7的磷酸鹽緩沖溶液分批地處理負載有亞甲基藍的活性炭（振蕩30min，離心分離溶液），緩沖溶液處理液中的亞甲基藍濃度與處理次數的關系曲線。圖5表明：隨著處理次數的增加（每次30min），活性炭釋放亞甲基藍的量在不斷降低，有平緩降低的趨勢。說明活性炭對亞甲基藍的吸附非常牢固，根據圖2的工作曲線計算，釋放的亞甲基藍濃度遠低于1.5g/L。

2.5 剩余量光度法測定吸附量的建議

從2.2和2.4的討論可知，活性炭對亞甲基藍的吸附非常牢固，解吸率很低，而且飽和吸附量狀態時的亞甲基藍的平衡濃度與過量后的濃度曲線有較明顯的變化，因此，通過增加飽和態附近的數據點，用作圖外推方法能夠確定活性炭對亞甲基藍的飽和吸附量。

活性炭的性質用于木質類和煤質類顆粒活性炭對亞甲基藍的吸附實驗時，可以將原來反復滴加亞甲基藍溶液-過濾-光度測定的步驟調整為，稱等質量煤樣8-10份，分別加入5.0-12.0mL亞甲基藍溶液，混勻后，同時振蕩吸附30min，分離出清液后，選出一份顏色最接近0.4%硫酸銅溶液，但顏色略深的試液。分別測定硫酸銅標液和該試液的吸光度As和Ax，用標準曲線法或線性回歸法測出Ax-As對應的濃度（這是過量部分），在總滴加量中減去這部分過量值，即為活性炭對亞甲基藍的飽和吸附量。

選擇顏色最接近硫酸銅溶液顏色的原因是：可以使方法改進后的吸附體系最接近GBT 7702.6-2008的條件，減少分析誤差。

3 結語

活性炭強烈地吸附亞甲基藍，飽和吸附量可以用切線外推法確定。活性炭吸附的亞甲基藍在pH7的緩沖溶液中解吸度較小，因此，可以用多級試樣平行（同時）吸附，最后找到顏色與硫酸銅顏色相近但略高的標液，用剩余量光度法來測定顆粒活性炭，以提高分析效率。

[1] 左宋林,劉軍利,楊建校.磷酸活化法活性炭性質對亞甲基藍吸附能力的影響[J].林產化學與工業.2010,20(4),1-6.

[2] GB/T 12496.10-1999,木質活性炭試驗方法[S].

[3] GB/T 7702.6-2008,煤質顆粒活性炭試驗方法[S].

The spectral Characteristics of Adsorption of Activated Carbon to Methylene Blue Trihydrate

YANG Chun-hua1, BI Jian-liang1, LI Jin-yi1, HUANG Zhao-long1,2
(1.College of Science, Honghe University, Mengzi 661100, China;2.Key Laboratory of Natural pHarmaceutical and Chemical Biology of Yunnan Province,Mengzi 661100,China)

spectral characteristics of absorption of activated carbon to methylene blue trihydrate was studied.It was expressed that adsorption of activated carbon to methylene blue trihydrate was very stable and desorption tendency very be weak.Saturated adsorption capacity of activated carbon to methylene blue trihydrate was obtained on illustrating method.The property of adsorption of activated carbon to methylene blue trihydrate could be used to improve the method for detecting granular activated carbon from coal, enhanced the analysis efficiency.

activated carbon; methylene blue trihydrate; spectral characteristics

O652

A

1008-9128（2012）02-0038-03

2012-02-28

楊春花（1988-），女，云南大理人，紅河學院08級化學專業。

黃兆龍（1958-），男，云南建水人，教授。研究方向：冶金分析和計算化學。

[責任編輯 張燦邦]