纳米分子筛吸附法去除水中苯的方法研究
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为 ６时 ．吸 附效 果 较 好 。其 饱 和吸 附量 为 ９２ ／， ．５ ｇ ｍｇ
关
键
词 ：苯 ；纳米分子筛 ；吸附 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１０ —８ ３２０ ）４０ ７ —３ ０６６ ５ （０ ７０ —２６０
中图分类号 ：Ｔ ４４２ Ｑ ２ ．５
苯是一种致癌物质 ，对人体和水生生物均有不 同程度 的毒性 ．苯的工业污染源主要是石油化工、 炼焦化工生产排放的废水． 同时 ， 苯作为重要溶剂及 生产原料有着广泛的应用 ，在油漆 、农药、医药等 行业排放的废水中也含有较多的苯． 去除水体 中苯类有机物 的方法很多 ，但最好 的
调速多用振荡器 ，２２ ２ ０ — 型干燥箱 ，Ｌ Ｊｌ Ｘ — Ｂ低速大 ｉ
容量多管离心机，Ａ ２ Ｗ２０电子天平．
１２ 试验 方法 ．
试验采用静态实验法 ， 取多份苯浓度为 １ ｇ ０ ／ ｍ Ｌ 的模拟原水 １０ Ｌ，各加入 ０５ ０ｍ ． ｇ纳米分子筛 ，同
时开始密闭振荡 ，每隔一定时间取一份水样 ，经离 心后分析其 中的剩余浓度 ，绘制吸附速率曲线 ，确 定吸附平衡时间；将相 同质量 的纳米分子筛分别与
使苯大量聚集在分子筛表面引起 的 ； 之后一段时间 内， 吸附量的波动是因为苯分子在分子筛表面的分布
作者 简介 ：张大 志 （ ９Ｏ ） １８一 ，男 ，辽 宁新金 人 ，天津 城市建 设学 院硕 士生
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津城市建设学院学报 张大 志等： 纳米分子 筛吸附 法去除水中 苯的方法 研究 不均和向分子筛内孔扩散所造成． 为了保证试验 中分 子筛对苯的吸附达到稳定 ， 选反应时间为 １０ ｉ． ０ ｎ ｍ
的吸附剂替代活性炭是 目前研究 的重要课题 ，是关 系到国计民生的大事ｕ． Ｊ 本研究以天然矿制备 的纳米分子筛为原料 ， 通过静态试验 ，分析了分子筛对水 中苯 的吸附性能 和吸附机理 ，从而探索 以分子筛为吸附剂 ，吸附去 除水 中微 量苯系污 染物 的新途径 ．
后 ，取样离心 ，测其中苯的剩余浓度 ，绘制吸附等
纳米分子筛 吸附法去除水 中苯的方法研究
张大志 ，王银 叶 ，吴东义 ，孙 毅
（． １ 天津城市建设学院 ，天津 ３０８ ；２ 济南 区域供热公 司 ， ０３４ ． 济南 ２０ １ ） ５０ １ 摘要 ：采 用煅烧 高岭 土制备 的纳米 沸石分子 筛吸 附、去除水 中有机污染物苯 ，试验 中 究 了 研 纳米沸石分子筛的用量、原水浓度 、反应时间、ｐ Ｈ值、温度 等条件对水 中苯的吸 附量和去 除 率的影 响． 测试 结果 表明 ：在常 温 、常压 下 ，吸 附平衡 时 间为 ８ ｉ ；吸 附等 温 线符合 Ｏ ｍｎ Ｌ ｎｍｕｒ吸附等温方程 ；纳米沸石分子 筛对苯的吸 附属于物理吸附；当温度 为 １ ℃，ｐ 值 ａｇ ｉ Ｏ Ｈ
・
２ ７ ・ ７
彗
塑
图 ３ 不 同温 度 对 吸 附量 的影 响
后升高 ；当 ｐ Ｈ为 ６ ． ，吸附量出现峰值，之后随 ０时
图 １ 吸附量随时间的变化 曲线
２２ 吸附等温 线 ．
着 ｐ 值的进一步增大 ，吸附量再次 降低 ，而后升 Ｈ 高趋于平稳．这是 因为物理 吸附不具有选择性 ｌ， ６ 】
苯浓度不同的 １０ Ｌ原水密闭振荡吸附，达到平衡 ０ ｍ
就是吸附法． 吸附法是去除废水中有毒、有害和难 以 生物降解有机污染物的有效方法． 常用的吸附剂是活
性炭 ，但由于活性炭价格高 ，再生 困难 ，回收利用
率低 ，使其应用受到限制 ，所以寻求廉价 、高效 ， 能很好去除水中有机污染物 ，并且能再生循环使用
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天津城市建设学院学报 第 ｌ 卷 第 ４ ３ 期 ２０ 年 ｌ 月 ０７ ２
Ｊｕ ｌｏ ＇ ｎｉ Ｉｓｔ ｅｏ ｒａ ｏ ｓｕ ｔ ｎ ｏ． Ｎ ． ｏ ｍａ ｆａａｊ ｎ ｔｕ ｆＵ ｂｎ Ｃ ｎｔ ｃ ｏ Ｖ １ ３ ｏ４ ｉ ｎ ｉｔ ｒ ｉ １ Ｄｅ． ０７ ｃ ２ ０
纳米分子筛吸附水 中苯的吸附等温线见图 ２ 由 ． 图 ２可以看出，该吸附等温线属于 Ｉ ５ 当物理吸 型ｌ 】 ． 附受到限制只吸附一层分子时 ，会出现这种形状 的 吸附等温线． 经过 Ｆｅｎｌｈ和 Ｌ ｎ ｍ ｉ ｒｕｄ ｃ，随着 ｐ Ｈ值的降低 ，Ｈ 离子浓 度增加，Ｈ 会抢 占一部分苯的吸附位，之后随着 Ｈ ＋
取代分子筛上的 Ｎ ａ型分子筛会被部分地改性 ａ，Ｎ 成 Ｈ 型． 由于苯分子是 由具有给电子性质的氢原子 结合在碳原子上 ，所 以 耵轨道能够提供 电子 ，这样 就可以与具有受电子作用的 Ｈ 型分子筛生成电荷转 移型络合物Ｌ，表现 出吸附效果 ；同理 ， ５ 】 在碱性条件
试剂有甲醇、正己烷 、苯 ，均为天津大学科威公 司 生 产 的化学 纯 试剂 ，试验 所 用废 水 是 实验 室 配制 的
模拟废水． 试验仪器有 ７２紫外分光光度计，Ｐ Ｓ ５ Ｘ一 ２５型离子活度计 ，Ｓ ２４ １ １ Ｘ — —０箱式电阻炉 ，Ｈ 一 Ｙ４
收稿 日期 ：２０ －６０ ；修订 日期 ：２０—９０ ０ ７０—６ ０ ７０．５ 基 金项 目 ：天津 市教 委科技 基金 （ ０５ Ｋ ２０ Ｘ ９）
温 曲线 ，用模型 回归并分析机理 ；用 同样方法考察
温度 、ｐ 值 以及不同分子筛用量对吸附量和去除率 Ｈ
的影 响．
１３ 分 析方 法 ．
苯浓度 的测定采用紫外分光光度法测定【，测 ３ 】
量波长为 ２６ ｍ，萃取溶剂为正己烷【 ５ ｎ ４ Ｊ ．
２ 结果与讨论
１ 试验部分
２ １ 吸 附平衡 时间的确 定 ．
１ １ 材料和 仪器 ．
不 同时间纳米分子筛对水中苯 的吸附情况见图 １ 由图 １可以看出，分子筛对苯的吸附在 ５ ｉ ． ｎ内 ｍ 就接近 了吸附平衡量值 ， 之后又经 ８ ｉ ０ ｎ才趋于稳 ｍ
定． 开始 的快 速 吸附是 由于分 子 间碰撞 和 分子 问力 ，
ｘ 型纳米分子筛系煅烧高岭土制备【 试验所用 ２ １ ．
关
键
词 ：苯 ；纳米分子筛 ；吸附 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１０ —８ ３２０ ）４０ ７ —３ ０６６ ５ （０ ７０ —２６０
中图分类号 ：Ｔ ４４２ Ｑ ２ ．５
苯是一种致癌物质 ，对人体和水生生物均有不 同程度 的毒性 ．苯的工业污染源主要是石油化工、 炼焦化工生产排放的废水． 同时 ， 苯作为重要溶剂及 生产原料有着广泛的应用 ，在油漆 、农药、医药等 行业排放的废水中也含有较多的苯． 去除水体 中苯类有机物 的方法很多 ，但最好 的
调速多用振荡器 ，２２ ２ ０ — 型干燥箱 ，Ｌ Ｊｌ Ｘ — Ｂ低速大 ｉ
容量多管离心机，Ａ ２ Ｗ２０电子天平．
１２ 试验 方法 ．
试验采用静态实验法 ， 取多份苯浓度为 １ ｇ ０ ／ ｍ Ｌ 的模拟原水 １０ Ｌ，各加入 ０５ ０ｍ ． ｇ纳米分子筛 ，同
时开始密闭振荡 ，每隔一定时间取一份水样 ，经离 心后分析其 中的剩余浓度 ，绘制吸附速率曲线 ，确 定吸附平衡时间；将相 同质量 的纳米分子筛分别与
使苯大量聚集在分子筛表面引起 的 ； 之后一段时间 内， 吸附量的波动是因为苯分子在分子筛表面的分布
作者 简介 ：张大 志 （ ９Ｏ ） １８一 ，男 ，辽 宁新金 人 ，天津 城市建 设学 院硕 士生
维普资讯
津城市建设学院学报 张大 志等： 纳米分子 筛吸附 法去除水中 苯的方法 研究 不均和向分子筛内孔扩散所造成． 为了保证试验 中分 子筛对苯的吸附达到稳定 ， 选反应时间为 １０ ｉ． ０ ｎ ｍ
的吸附剂替代活性炭是 目前研究 的重要课题 ，是关 系到国计民生的大事ｕ． Ｊ 本研究以天然矿制备 的纳米分子筛为原料 ， 通过静态试验 ，分析了分子筛对水 中苯 的吸附性能 和吸附机理 ，从而探索 以分子筛为吸附剂 ，吸附去 除水 中微 量苯系污 染物 的新途径 ．
后 ，取样离心 ，测其中苯的剩余浓度 ，绘制吸附等
纳米分子筛 吸附法去除水 中苯的方法研究
张大志 ，王银 叶 ，吴东义 ，孙 毅
（． １ 天津城市建设学院 ，天津 ３０８ ；２ 济南 区域供热公 司 ， ０３４ ． 济南 ２０ １ ） ５０ １ 摘要 ：采 用煅烧 高岭 土制备 的纳米 沸石分子 筛吸 附、去除水 中有机污染物苯 ，试验 中 究 了 研 纳米沸石分子筛的用量、原水浓度 、反应时间、ｐ Ｈ值、温度 等条件对水 中苯的吸 附量和去 除 率的影 响． 测试 结果 表明 ：在常 温 、常压 下 ，吸 附平衡 时 间为 ８ ｉ ；吸 附等 温 线符合 Ｏ ｍｎ Ｌ ｎｍｕｒ吸附等温方程 ；纳米沸石分子 筛对苯的吸 附属于物理吸附；当温度 为 １ ℃，ｐ 值 ａｇ ｉ Ｏ Ｈ
・
２ ７ ・ ７
彗
塑
图 ３ 不 同温 度 对 吸 附量 的影 响
后升高 ；当 ｐ Ｈ为 ６ ． ，吸附量出现峰值，之后随 ０时
图 １ 吸附量随时间的变化 曲线
２２ 吸附等温 线 ．
着 ｐ 值的进一步增大 ，吸附量再次 降低 ，而后升 Ｈ 高趋于平稳．这是 因为物理 吸附不具有选择性 ｌ， ６ 】
苯浓度不同的 １０ Ｌ原水密闭振荡吸附，达到平衡 ０ ｍ
就是吸附法． 吸附法是去除废水中有毒、有害和难 以 生物降解有机污染物的有效方法． 常用的吸附剂是活
性炭 ，但由于活性炭价格高 ，再生 困难 ，回收利用
率低 ，使其应用受到限制 ，所以寻求廉价 、高效 ， 能很好去除水中有机污染物 ，并且能再生循环使用
维普资讯
天津城市建设学院学报 第 ｌ 卷 第 ４ ３ 期 ２０ 年 ｌ 月 ０７ ２
Ｊｕ ｌｏ ＇ ｎｉ Ｉｓｔ ｅｏ ｒａ ｏ ｓｕ ｔ ｎ ｏ． Ｎ ． ｏ ｍａ ｆａａｊ ｎ ｔｕ ｆＵ ｂｎ Ｃ ｎｔ ｃ ｏ Ｖ １ ３ ｏ４ ｉ ｎ ｉｔ ｒ ｉ １ Ｄｅ． ０７ ｃ ２ ０
纳米分子筛吸附水 中苯的吸附等温线见图 ２ 由 ． 图 ２可以看出，该吸附等温线属于 Ｉ ５ 当物理吸 型ｌ 】 ． 附受到限制只吸附一层分子时 ，会出现这种形状 的 吸附等温线． 经过 Ｆｅｎｌｈ和 Ｌ ｎ ｍ ｉ ｒｕｄ ｃ，随着 ｐ Ｈ值的降低 ，Ｈ 离子浓 度增加，Ｈ 会抢 占一部分苯的吸附位，之后随着 Ｈ ＋
取代分子筛上的 Ｎ ａ型分子筛会被部分地改性 ａ，Ｎ 成 Ｈ 型． 由于苯分子是 由具有给电子性质的氢原子 结合在碳原子上 ，所 以 耵轨道能够提供 电子 ，这样 就可以与具有受电子作用的 Ｈ 型分子筛生成电荷转 移型络合物Ｌ，表现 出吸附效果 ；同理 ， ５ 】 在碱性条件
试剂有甲醇、正己烷 、苯 ，均为天津大学科威公 司 生 产 的化学 纯 试剂 ，试验 所 用废 水 是 实验 室 配制 的
模拟废水． 试验仪器有 ７２紫外分光光度计，Ｐ Ｓ ５ Ｘ一 ２５型离子活度计 ，Ｓ ２４ １ １ Ｘ — —０箱式电阻炉 ，Ｈ 一 Ｙ４
收稿 日期 ：２０ －６０ ；修订 日期 ：２０—９０ ０ ７０—６ ０ ７０．５ 基 金项 目 ：天津 市教 委科技 基金 （ ０５ Ｋ ２０ Ｘ ９）
温 曲线 ，用模型 回归并分析机理 ；用 同样方法考察
温度 、ｐ 值 以及不同分子筛用量对吸附量和去除率 Ｈ
的影 响．
１３ 分 析方 法 ．
苯浓度 的测定采用紫外分光光度法测定【，测 ３ 】
量波长为 ２６ ｍ，萃取溶剂为正己烷【 ５ ｎ ４ Ｊ ．
２ 结果与讨论
１ 试验部分
２ １ 吸 附平衡 时间的确 定 ．
１ １ 材料和 仪器 ．
不 同时间纳米分子筛对水中苯 的吸附情况见图 １ 由图 １可以看出，分子筛对苯的吸附在 ５ ｉ ． ｎ内 ｍ 就接近 了吸附平衡量值 ， 之后又经 ８ ｉ ０ ｎ才趋于稳 ｍ
定． 开始 的快 速 吸附是 由于分 子 间碰撞 和 分子 问力 ，
ｘ 型纳米分子筛系煅烧高岭土制备【 试验所用 ２ １ ．