生物炭-壳聚糖微球对水中分散黄染料的吸附研究

王小梅

【摘要】近年来，生物炭-壳聚糖复合材料因其优异的吸附性能一直是环境领域的研究热点。本文以生物炭-壳聚糖微球为吸附剂吸附分散黄染料，对其吸附性能的影响因素进行了探讨。主要研究结论为通过生物炭-壳聚糖微球对分散黄23染料的吸附实验可知，影响吸附性能的因素有：投加量、，.值、反应温度、振荡速度。随着生物炭-壳聚糖微球投加量的增加，对分散黄23染料的脱色效果增强。随振荡温度的升高脱色率下降，表明吸附为放热反应。溶液pH值对生物炭-壳聚糖微球吸附分散黄23染料能力有很大影响，脱色率先随pH增大而增大，pH=6脱色率达到最大值，之后脱色率随，.增大而减小。振荡速度越快，生物炭-壳聚糖微球对分散黄染料的脱色率增强。

【关键词】生物炭-壳聚糖微球 分散黄染料 吸附性能

现代许多工业如纺织业、食品加工业等每年排放大量的印染废水，已成为国内外环保行业关注的焦点[1，2]。分散染料是我国生产量较大的一种非离子型染料，其中占有绝大部分的种类是结构中含有偶氮键的偶氮型染料，性质稳定。分散黄23染料是其中一种代表性的有机分散黄染料。印染废水有机物含量高，直接排放到自然水体会消耗水体中的溶解氧，对水生生物的生存造成威胁，破坏了自然环境生物链。因此有效处理印染废水一直是环境科学和工程领域的关注焦点[1，2]。治理印染废水的方法很多，其中I侧咐法是应用广泛的处理方法之一。本实验以袖子皮为原料制备生物炭，以最优制备温度下的生物炭和壳聚糖为原料，采用共沉淀法制备得到生物炭-壳聚糖微球。

1.1 实验材料与仪器

1.1.1 实验材料

生物炭-壳聚糖微球：壳聚糖质量分数4%、生物炭与壳聚糖的质量比1：1、NaOH摩尔浓度0.3mol/L、乙酸体积分数为1%。其他试剂均为分析纯。

1.2 分散黄染术中吸附实验方法

1.2.1 吸附影响因素

采用平衡实验探讨咧咐剂投加量、振荡温度、溶液pH、振荡速度对吸附效果的影响。吸附实验和空白实验分别重复3次，以降低实验误差。

1.2.2 测定方法

分散黄23染料浓度测定采用紫外分光光度法。

1.3 结果与讨论

1.3.1 吸附影响因素

（1）投加量的影响

当投加量从0.005g增加到0.01g时，生物炭-壳聚糖微球对分散黄染料的脱色率较低且吸附缓慢。投加量从0.01g增加到0.03g时，脱色率明显增大。当投加量从0.03g增加到0.06g时，生物炭-壳聚糖微球对分散黄染料的脱色率增大并且吸附速度加快。随着生物炭-壳聚糖微球投加量的增加，吸附位点的数量增多，增加了微球与分散黄染料的接触机会，从而提高了对分散黄染料的脱色率。

（2）振荡温度的影响

随振荡温度的升高，脱色率略下降，表明吸附为放熱反应。这表明低温可能有利于吸附的进行。

（3）溶液pH的影响

在pH3-6的范围内，脱色率随pH值的增加而增加，当pH为6时，生物炭-壳聚糖微球对分散黄染料的脱色率达到最大值，分散黄23染料的脱色率达到80.97%。分散黄23染料是非离子型染料，对于生物炭-壳聚糖微球表面有更强的亲和力。一般在水溶液中带有负电荷。酸性条件下生物炭-壳聚糖微球表面的氨基和轻基分别以阳离子形式存在，与分散黄染料分子之间发生静电吸引作用，使得分散黄染料脱色率增高。因此，在弱酸性到弱碱胜条件下，最有利于生物炭-壳聚糖微球对分散黄染料的脱色。根据实验得到pH值为6时，生物炭-壳聚糖微球对分散黄染料的脱色率达到最大值。

（6）振荡速度的影响

当振荡速度为50-100 r/min时，随着振荡速度增加，对分散黄染料的脱色率增加，但是整个吸附过程中，吸附速度缓慢，脱色率均较低。当振荡速度为150-21。材min时，随着振荡速度增加，对分散黄染料的脱色率明显增加，吸附速度加快。

通过一定的振荡速度能够破坏生物炭-壳聚糖表面的动力边界层，增加分散黄染料分子和生物炭-壳聚糖微球之间的相对速度，使得生物炭-壳聚糖微球表面固定液膜的厚度变薄，进而加快了分散黄染料分子扩散速率，提高生物炭-壳聚糖微球的脱色能力。

参考文献：

[1]易怀昌.壳聚糖及其改性微球对酸性染料的吸附性能研究：[硕士学位论文].中国海洋大学，2009

[2]韩攀.壳聚糖改性沸石对刚果红，亮绿和酸性铬蓝K的吸附研究：[硕士学位论文].郑州大学，2010

[3]赵晖，张翔，陈靓，等.改性木屑对分散黄BCFL染料的吸附性能.应用化工，2011，40（6）：1015～1018

[4]水远敏.活性炭、木炭、改性污泥对偶氮染料吸附性能研究：[硕士学位论文].业京交通大学，2009

[5]Bin T H，Park C，Shin E B，etal.Becolorization ofdisperse and reactive dye solutions using ferricchloride.Desaliaatioa，2004，161（1）：49-58

[6]李和平，罗小锋，肖子丹.壳聚糖微球的制备及其对甲基橙的吸附研究.印染，2006，32（15）：1～6

[7]于富玲.颗粒活性炭吸附染料的影响因素和分形特征的研究：[硕士学位论文].北京林业大学，2005