吸附剂对硝基苯污染废水吸附效果研究

宋雷蕾 于 健 刘可为 郝亚男

1.吉林省环境科学研究院

2.吉林省省直机关事务管理局

吸附剂对硝基苯污染废水吸附效果研究

宋雷蕾1于 健2刘可为1郝亚男1

1.吉林省环境科学研究院

2.吉林省省直机关事务管理局

在静态条件下，活性炭纤维毡、粉末活性炭和颗粒活性炭对硝基苯污染废水吸附效果通过实验进行了研究。结果表明在恒温20℃条件下，振荡速率130r/min,不同吸附剂用量，振荡时间20min时对废水的处理效果最佳。

活性炭纤维毡；去除率

前言

硝基苯，有机化合物，又名密斑油、苦杏仁油，无色或微黄色具苦杏仁味的油状液体。难溶于水，密度比水大；易溶于乙醇、乙醚、苯和油。遇明火、高热会燃烧、爆炸。与硝酸反应剧烈。硝基苯的沸点较高，自然条件下的蒸发速度较慢，与强氧化剂反应生成对机械震动很敏感的化合物，能与空气形成爆炸性混合物。倾翻在环境中的硝基苯，会散发出刺鼻的苦杏仁味。80℃以上其蒸气与空气的混合物具爆炸性，倾倒在水中的硝基苯，以黄绿色油状物沉在水底。硝基苯由苯经硝酸和硫酸混合硝化而得。作有机合成中间体及用作生产苯胺的原料。用于生产染料、香料、炸药等有机合成工业。硝基苯是有机合成的原料，最重要的用途是生产苯胺染料，还是重要的有机溶剂。

环境中的硝基苯主要来自化工厂、染料厂的废水废气，尤其是苯胺染料厂排出的污水中含有大量硝基苯。贮运过程中的意外事故，也会造成硝基苯的严重污染。硝基苯在水中具有极高的稳定性。由于其密度大于水，进入水体的硝基苯会沉入水底，长时间保持不变。又由于其在水中有一定的溶解度，所以造成的水体污染会持续相当长的时间。当浓度为5mg/L时，被污染水体呈黄色，有苦杏仁味。当浓度达100mg/L时，水几乎是黑色，并分离出黑色沉淀。当浓度超过33mg/L时可造成鱼类及水生生物死亡。吸入、摄入或皮肤吸收均可引起人员中毒。中毒的典型症状是气短、眩晕、恶心、昏厥、神志不清、皮肤发蓝，最后会因呼吸衰竭而死亡。排入水体后，会造成严重的环境污染。

活性炭分为粉末活性炭和颗粒活性炭。活性炭纤维毡是用天然纤维或人造纤维经过炭化、活化制成。具有发达的比表面积、丰富的微孔和均匀的孔径。活性炭纤维毡具有吸附容量大、吸附速度快、脱附速度快、耐温性能好、耐酸碱、具有较好的导电性能、灰份少等性能。随着我国对环境要求的提高,吸附剂对有害气体、水中毒物、菌类都有较好的吸附作用,对人类健康起到很好的作用。

1 实验与方法

1.1 材料与试剂

硝基苯（上海双博生物科技有限公司），活性炭选用颗粒活性炭（天津市福晨化学试剂厂），粉末活性炭（天津市华东试剂厂），活性炭纤维毡（辽宁安科活性炭纤维应用技术开发公司)，101A-1电热鼓风干燥箱（产地：上海实验仪器有限公司），以上所有试剂均为分析纯。水为蒸馏水。

1.2 实验装置与分析仪器

采用静态振荡吸附，即将一定量废水活性炭置于锥形瓶中，放在水浴恒温振荡器上振荡一定时间，使吸附剂与吸附质充分接触后取样测定吸附质浓度。SHZ-88水浴恒温振荡器（金坛市文华仪器有限公司）。

1.3 试验方法

吸附剂的预处理：分别将颗粒活性炭、活性炭纤维毡经去离子水煮沸清洗3次后（去除水溶性物质和挥发性物质），在103℃的烘箱中干燥2h，取出放入干燥皿中备用。粉末活性炭在103℃的烘箱中干燥2h, 取出放入干燥皿中备用。自制实验用水，硝基苯浓度为0.6mg/L，取1ml硝基苯（分析纯）溶于1L容量瓶中，稀释后溶液硝基苯浓度1202mg/L.取上述浓度硝基苯溶液2ml溶于2L容量瓶中，理论计算稀释后溶液硝基苯浓度约1.2mg/L的模拟废水。

分别取上述700ml模拟废水，投加一定量的活性炭粉末、活性炭颗粒、活性炭纤维毡，于恒温水浴振荡器中振荡一定时间，分离后测定溶液中硝基苯的浓度及去除率。

2 结果与讨论

在恒温下分别用（8.0g、10.0g、12.0 g、14.0g、16g）经预处理的颗粒活性炭；( 8.0g、10.0g、12.0g、14.0g、16g）经预处理的活性炭粉末；(1.6g、1.8g、2.0g、2.2g、2.4g）经预处理的活性炭纤维毡，将预处理的颗粒活性炭、粉末活性炭、活性炭纤维毡分别置于1L具塞磨口锥形瓶中，加入配置好的实验用水（硝基苯为0.6mg/ L）700ml，置于恒温水浴振荡器中，振荡速率130r/min,在恒温（20℃）条件下，吸附剂投加量一定，活性炭纤维毡加入2克，颗粒活性炭和粉末活性炭投入12.0克，分别振荡10min、20min、30min、40min、50min,考察在不同振荡时间下废水中剩余硝基苯的质量浓度。

图1 不同吸附剂对实验的影响

由图看出，去除率随振荡时间增加而增大，但当振荡时间大于20min后，去除率反而稍微有所下降，原因是随着振荡时间的增长，原来吸附在活性炭上的硝基苯逐渐解吸脱落，从而确定活性炭纤维毡对硝基苯吸附在振荡时间为30min时吸附稳定。

由上图可知活性炭纤维毡的投加量大于2克以后去除率最大，说明活性炭纤维毡已达到吸附饱和，若加量过多，去除率有下降的趋势，其原因是活性炭纤维毡吸附达到平衡后，继续投入量加大会抑制吸附，使的原来被吸附的有机物分子由于相互间的作用力而滞留在水中，因此，活性炭纤维毡投入量2克去除率最好。活性炭纤维毡吸附硝基苯的速率比颗粒活性炭和粉末活性炭的速率快，到达平衡的时间最短，适用于工程中大量投入使用，能有效地降低废水中硝基苯的浓度，从而对硝基苯的去除效率达到最高，原因是活性炭纤维毡具有发达的比表面积、丰富的微孔和均匀的孔径, 吸附容量大、吸附速度快、脱附速度快、耐温性能好、耐酸碱、具有较好的导电性能、灰份少。粉末活性炭对硝基苯的吸附效率比颗粒活性炭的吸附效率高，原因活性炭是用烟煤、褐煤、果壳和木屑等多种原料经碳化和活化过程制成的黑色多孔颗粒，是由不定型碳和不同量灰分共同构成的吸附剂，具有很大的表面积和空隙结构。吸附性能良好。随着我国对环境要求的提高,对有害气体、水中毒物、菌类都有较好的吸附作用,对人类健康起到很好的作用,对工业废气、废水起到治理作用,回收废气增加很高的经济效益。

3 结语

在静态条件下，研究了硝基苯污染废水中活性炭纤维毡、粉末活性炭、颗粒活性炭三者振荡时间对硝基苯的吸附效果的影响。结果表明：三者都可有效去除废水中的硝基苯，活性炭纤维毡对废水中硝基苯的去除率最高，吸附效果最佳，适用于工程中大量投入使用，因此，具有较好的应用前景。

[1]高维娜，张军明,孙凯.活性炭纤维对硝基苯的吸附原理及其前景展望.甘肃科技, 2009年3月

[2]陈秋燕，袁文辉,关建郁.影响活性炭吸附苯系物条件的研究.华南理工大学学报( 自然科学版), 2000 年10月

[3]郑光濡.活性炭的性质与应用.化学世界

宋雷蕾，女，工程师，现任于吉林省环境科学研究院，主要从事环境科研工作。

10.3969/j.issn.1001-8972.2012.21.023