高岭土对罗丹明B的吸附及光_Fenton降解研究

高岭土对罗丹明B 的吸附及

光-Fenton 降解研究

任

磊，程实，刘守清

（苏州科技学院化学与生物工程学院，江苏苏州215009）

摘

要：采用高岭土作为吸附剂，以罗丹明B 为有机模拟污染物，研究了该污染物在高岭土上的吸附规律。研究结

果表明，高岭土对罗丹明B 有强烈的吸附作用，吸附遵循Langmuir 定律，饱和吸附量是1.95mg/g,吸附平衡常数是

1.214×106L/mol ，被吸附的罗丹明B 能快速有效地进行光-Fenton 降解反应。

关键词：高岭土；罗丹明B ；吸附；光-Fenton 中图分类号：X506

文献标识码：A

文章编号：1672-0679（2009）03-0017-05

有机污染物的处理方法通常有生物氧化法[1～3]，化学氧化法[4～6]和物理吸附法[7～10]。在物理吸附法中，活性炭吸附法是一种应用广泛而又成熟的吸附方法，相比之下，高岭土的研究则相对较少。由于高岭土的取材广泛，来源丰富而且相对于活性炭而言，其价格相对低廉，因此，高岭土作为一种吸附剂具有潜在的应用前景。据文献报道，高岭土既能吸附无机重金属离子[11]，也能吸附有机化合物[12～14]。但是，尚未见到高岭土对罗丹明B 吸附的报道。

有机污染物是一类难降解的污染物，由于Fenton 试剂能产生高活性的羟基自由基，所以它在有机污染物的处理中得到了应用。20世纪60年代Eisenhauer [15]使用Fenton 试剂处理苯酚废水和烷基苯废水并取得了较为理想的效果。为了提高催化降解效率，人们在传统的Fenton 反应的基础上开发出光-Fenton [16,17]和电-

Fenton [18，19]反应体系。

由于铁（II ，III ）离子是容易水解的金属离子，因此，Fenton 试剂的最佳pH 范围是2.5～3.5[20]。这就大大限制了Fenton 试剂的使用范围。从反应动力学原理可知，当反应物的浓度提高时，反应的速率就会加快。因此，浓缩和富集之后的有机污染物会有更快的降解速率。基于这样的考虑，使用高粘土作为吸附剂，以罗丹明B 作为有机模拟污染物，在对罗丹明B 进行富集之后再用Fenton 试剂进行氧化，结果表明该方法是可行的。

1

实验部分

1.1

实验试剂与设备

罗丹明B （分析纯，上海试剂三厂）；H 2O 2（分析纯，上海联试化工试剂有限公司）；高岭土（化学纯，中国医

药（集团）上海化学试剂公司）。实验用水均为由Milli-Q 系统净化而得的去离子水，电阻率大于18.2M Ω·

cm 。德国OSRAM 300W 紫外可见光源，光谱测定在UV8500紫外可见分光光度计（上海天美科学仪器有限公

司）上进行。

1.2罗丹明B 标准工作曲线的绘制

准确称取0.0500g 罗丹明B 配成500mL 溶液，然后分别用10mL 移液管量取2.5、5.0、7.5、10.0、12.5

mL 溶液置于50mL 容量瓶中，加入蒸馏水稀释至刻度线得浓度分别为5.0、10.0、15.0、20.0、25.0mg/L 的罗

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—[收稿日期]2009-07-01

[基金项目]建设部科研项目（06-K4-26）；江苏省环境科学与工程重点实验室开放课题（2D051204）[作者简介]任

磊（1986-），男，江苏江阴人，硕士研究生。

通讯联系人：刘守清（1962-），男，教授，博士。从事电分析化学、光化学、光催化方面的研究，Email:shouqing_liu@

第22卷

第3期苏州科技学院学报（工程技术版）Vol．22No．3

2009年9月

Journal of Suzhou University of Science and Technology （Engineering and Technology ）

Sep ．2009

2009

苏州科技学院学报（工程技术版）丹明B 标准溶液。用UV8500紫外可见分光光度计对上述5种溶液进行光谱扫描，得罗丹明B 的标准工作曲线。

1.3高岭土对罗丹明B 的吸附

准确称取0.0500g 罗丹明B 置入500mL 容量瓶中定容，然后分别量取5.0、7.5、10.0、12.5、15.0、17.5、

20.0、22.5、30.0mL 溶液置于50mL 容量瓶中加入蒸馏水定容，分别得浓度为10.0、15.0、20.0、25.0、30.0、35.0、40.0、45.0、60.0mg/L 的9种标准溶液。

用上述9种溶液各50mL 分别与1.0000g 高岭土吸附，达饱和吸附后，离心分离，取离心液分别用UV8500紫外可见分光光度计对上述溶液进行光谱扫描，根据兰伯特-比尔定律可计算吸附后罗丹明B 残留在液相中的浓度，1.0000g 高岭土对罗丹明B 的最大吸附量q （mg/g ）可由：q =（C 0-C t ）V /m 算出。式中C 0为污染物溶液初始浓度，mg/L ；C t 为t 时刻污染物溶液浓度，mg/L ；V 为污染物溶液体积，L ；m 为粘土质量，g 。1.4

罗丹明B 被高岭土吸附后的光降解实验

将1.0000g 高岭土加入到50mL 浓度为40.0mg/L 的罗丹明B 溶液中，吸附40min ，达饱和吸附后高岭土由白色变成了红色，溶液则变得澄清。把吸附了罗丹明B 的高岭土放入50mL 含Fe 2+2.1×10-4mol/L 、

H 2O 20.01mol/L 的烧杯中，在紫外光照射下让其降解。

2

结果与讨论

2.1

罗丹明B 溶液的标准工作曲线

按照如上方法用UV8500紫外可见分光光度计对编号分别为1、2、3、4、5的罗丹明B 标准溶液进行光谱

扫描，读取最大波长处550nm 相对应的吸光度值如表1所示。

由表1数据可得罗丹明B 的标准工作曲线（见图1），在20.0mg/L 范围内其线性回归方程为：

A =0.0071+0.21475C ，相关系数R =0.99969

由于该曲线具有良好的线性关系，所以可根据吸附过程中罗丹明B 吸光度的大小计算残留在液相中该有机物的浓度。

2.2罗丹明B 饱和吸附时间的确定

用量筒移取50.0mL 浓度为40.0mg/L 的罗丹明

B 溶液3份,加入1.0000g 高岭土，在恒温磁力搅拌

器中于恒温（25±2）℃下搅拌，转速为160r/min ，分别吸附40min 、80min 和12h 后，离心分离，测定离心液

的吸光度，结果如图2所示（为了方便比较，图中80

min 和12h 的曲线进行了向上平移）。实验发现，这3种溶液的吸光度均接近0.24，这说明高岭土对罗丹明B 的吸附，在吸附40min 后就能达到平衡。2.3最大吸附量的确定

用量筒分别移取50.0mL 不同浓度的罗丹明B 溶

液，加入高岭土1.0000g ，在恒温磁力搅拌器中于恒温

(25±2)℃下搅拌，转速为160r/min ，分别吸附40min ，

离心分离后测离心液的吸光度，由吸光度得到相应的

罗丹明B 在液相中残留的浓度C t ，由此可计算出相应的罗丹明B 吸附量q ，以吸附容量对浓度作图得图3。

由图3看出，随着浓度的增加，吸附量很快增加，但增加到一定程度时吸附量基本不再增加。当吸附量不再增加时，说明高岭土对罗丹明B 的吸附已经达到饱和。从图3可知，当罗丹明B 的浓度超过40.0mg/L 时，高岭土可达吸附饱和。所以，用45.0mg/L 的罗丹明B 溶液与1.0000g 高岭土吸附40min 后，用吸附量公式就能得出其对罗丹明B 最大吸附量为1.95mg/g ，此值对应着图3中A 点的吸附量。

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表1

罗丹明B 标准溶液的吸光度值

图1罗丹明B 的标准工作曲线

吸光度A

浓度C /mg ·L -1

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