共存表面活性剂对染料吸附过程的影响

南昌大学实验报告

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实验名称：共存表面活性剂对染料吸附过程的影响

一、实验目的和要求

探讨共存表面活性剂存在时对吸附剂吸附去除偶氮染料影响机制，以便了解实际环境中共存表面活性剂存在时对染料的迁移的影响，为吸附处理偶氮染料废水采用的吸附方法提供理论依据。

二、实验原理

吸附处理方法的原理，主要是利用吸附剂本身的吸附性能，结合废水的特点，合理选择吸附剂，对废水进行物理吸附和化学吸附。吸附法的利用，是将废水中的污染物质蓄积在固体吸附剂周围，或进入吸附剂内部结构中，以化学键的作用达到吸附稳定的状态，然后再通过固液分离达到废水的处理目的。目前应用最多的吸附剂主要有活性炭、粘土吸附剂、高分子吸附剂和复合吸附剂。

我国是全球染料生产、使用和出口第一大国。由于染料特殊的高物化稳定性，其废水处理对传统的生化处理方法提出挑战。由于染整过程中表面活性剂的大量使用，导致染料废水中不仅含有染料分子而且往往富含表面活性剂。而表面活性本身也是水中危害较大且难以处理的一类有机污染物，不仅影响水的感官状况，而且可能导致水体的富营养化，且由于其增溶作用导致其他有毒有机污染物在水中浓度进一步增加。

表面活性剂自身具有亲水集团和亲油集团的物质。其分子结构中一端是亲油集团，主要是非极性烃链。而另一端是亲水集团，为极性集团，主要的物质是含碳氢键的直链烷烃、和支链烷基，以及烷基苯基等。它能使得液体的表面张力显

著下降，具有良好的增溶、乳化、助悬、润湿、渗透或反润湿，分散或凝聚，起泡、消泡作用。表面活性剂对吸附过程的影响主要体现在以下几个方面：形成液相胶束，其增溶作用抑制固相吸附剂的吸附作用，导致吸附去除能力降低；形成固相胶束，其分配作用增加固相吸附剂的吸附作用，导致吸附去除能力增加；离子型表面活性剂与同种电荷的染料分子相互竞争吸附电位，且电性相同相互排斥，导致吸附剂吸附能力降低；表面活性剂在吸附剂表面的吸附，使得吸附剂吸附空间减小（或堵塞），导致其吸附能力降低。

具体的影响需要根据实际情况具体分析。

三、主要仪器设备

恒温振荡器、电动离心机、772型紫外可见分光光度计、电子分析天平、鼓风干燥箱、移液器、容量瓶、烧杯、移液管、移液枪。

金橙II、溴化十六烷基三甲铵（阳离子表面活性剂，CTMAB）和十二烷基硫酸钠（阴离子表面活性剂，SDS）、活性炭、膨润土。

金橙II的化学结构式见下图，部分物理化学参数见下表。

NaO3S N

N

OH

橙II的化学结构式

橙II（Orange II）的物理化学参数

化学式染料索引分子量

g/mol

水溶解度

g/L

λ

max

nm

ε

(mmol/L)-1cm-1

pK

a

C16H11N2O4SNa C. I. Acid

Orange 7

350.32

100

（100 o C）

484 1.6×10411.4

四、实验内容及实验数据记录

1、吸附实验基本条件

溶液体积：25 mL；吸附剂用量：1.0 g/L ；转速：200rpm；

恒温30℃

2、绘制金橙II染料的标准曲线

先用去离子水配制35 mg/l 的金橙II染料标准溶液，在比色管中用蒸馏水稀释配制成浓度分别为1 mg/l、3.5 mg/l、7 mg/l、14 mg/l、21 mg/l、28 mg/l的系列标准溶液，用分光光度计测定吸光度值，得出标准曲线（浓度与吸光度的关系曲线）。

浓度，mg/l1 3.57 14 21 28 35 吸光度

在计算机中进行线性回归分析，得到浓度与吸光度值的线性关系（选用线性、过圆点），要求R2达到0.9995。

3、基本吸附实验步骤

在50mL锥形瓶中分别加入25mL的一系列浓度的金橙II染料，然后分别加入0.0250g的吸附剂，将其放在温度为30℃的振荡器上，振荡到吸附平衡时取出，以一定的速度离心分离15min，测定上清液中剩余染料吸光度。

4、活性炭吸附体系（不加表面活性剂）

在8个锥形瓶中分别加入25mL的一系列浓度的金橙II染料，然后分别加入0.0250g的活性炭，将其放在温度为30℃的振荡器上，24小时后取出。将溶液倒入离心管，高速离心15min取出上清液，用分光度计中测量，得出吸光度。而后根据标准曲线计算平衡浓度，计算吸附量。

初始浓度，mg/L 50 100 150 200 250 300 400 600 测定时稀释倍数0 0 2 5 8 10 10 20 吸光度

C e，mg/L

吸附量，mg/g

5、活性炭吸附体系（加阳离子表面活性剂CTMAB）

在8个锥形瓶中分别加入25mL的一系列浓度的金橙II染料，然后分别加入0.0250g的活性炭和0.0080g CTMAB，将其放在温度为30℃的振荡器上，24小时后取出。将溶液倒入离心管，高速离心15min取出上清液，用分光度计中测量，得出吸光度。而后根据标准曲线计算平衡浓度，计算吸附量。

初始浓度，mg/L 50 100 150 200 250 300 400 600 测定时稀释倍数0 0 0 0 2 4 10 15 吸光度

平衡浓度C e，mg/L

吸附量，mg/g

6、膨润土吸附体系（不加表面活性剂）

在8个锥形瓶中分别加入25mL的一系列浓度的金橙II染料，然后分别加入0.0250g的膨润土，将其放在温度为30℃的振荡器上，24小时后取出。将溶液倒入离心管，高速离心15min取出上清液，用分光度计中测量，得出吸光度。而后根据标准曲线计算平衡浓度，计算吸附量。

初始浓度，mg/L 5 10 20 30 40 60 80 120 测定时稀释倍数0 0 0 2 2 3 4 5 吸光度

C e，mg/L

吸附量，mg/g

7、膨润土吸附体系（加阳离子表面活性剂）

在8个锥形瓶中分别加入25mL的一系列浓度的金橙II染料，然后分别加入0.0250g的膨润土和0.0080g CTMAB，将其放在温度为30℃的振荡器上，24小时后取出。将溶液倒入离心管，高速离心15min取出上清液，用分光度计中测量，得出吸光度。而后根据标准曲线计算平衡浓度，计算吸附量。

初始浓度，mg/L 160 200 240 280 320 360 400 460 测定时稀释倍数0 0 0 0 2 3 4 10 吸光度

平衡浓度C e，mg/L

吸附量，mg/g

8、活性炭吸附体系（加阴离子表面活性剂SDS）