玉米芯介孔炭對實驗室有機廢水的吸附研究

于嬌嬌 甘黎明 汪永麗 崔列蘭 鄔靜 高蘭玲

摘要：本文研究了玉米芯介孔炭對實驗室有機廢水的吸附效果，研究表明玉米芯介孔炭對實驗室廢水中的苯甲酸、水楊酸、磺基水楊酸和山梨酸等有機物的處理效果明顯，為實驗室廢水的經濟、原位、及時、方便的處理提供了參考依據。

關鍵詞：介孔炭；吸附；苯甲酸；磺基水楊酸；水楊酸

Abstract：This article investigated Adsorption of corncob mesoporous carbon in laboratory organic wastewater. The results showed that corncob mesoporous carbon have a good adsorption properties for benzoic acid，sulfosalicylic acld and salicylic acid in laboratory organic wastewater. Such a study provides references for economical timely and convenient treatment of organic wastewater

Key words：mesoporous carbon；adsorption；benzoic acid；sulfosalicylic acld；salicylic acid

近幾十年來，隨著高等教育的擴招和國家對教科研投入比重的不斷增加，高等院校和科研院所實驗室廢水的排放量也不斷增加。許多實驗室廢水，尤其是中心城區和居民區的化學實驗室廢水直接排入居民的排水管道，通過下水道形成交叉污染，最后流入江河中或者滲入地下，對水資源的危害不可估量[1]。實驗室廢水中含有大量的污染性物質，根據廢水中所含主要污染物性質，可以分為實驗室有機和無機廢水兩大類[2]，其中有機廢水污染范圍更廣，危害更大[3]。

目前有機廢水的處理一般采用焚燒法、溶劑提取法、絮凝沉淀法[4]、氧化分解法[5、6]以及生物處理法[7]，當然也有用活性炭法處理有機實驗室廢水[8]。介孔炭是孔徑介于2nm～50nm的活性炭，具有比較面積大，孔徑均勻適中，壁厚均勻，吸附容量大，吸附速度快、吸附機械強度好，熱穩定性和耐腐蝕性好等特點，對于水中的有機污染物是一種高效吸附劑，具有吸附速率快和吸附容量高等特點，在廢水處理領域有巨大應用前景[9]。

1實驗部分

1.1試劑與儀器

（1）試劑與藥品：玉米芯介孔炭（自制）；本校實驗室廢水；苯甲酸；水楊酸；磺基水楊酸；無水乙醇。

（2）儀器：紫外-可見分光光度計（UV-1801 型）；粉粹機（SL-200A型）；真空干燥箱（DZF-O型）；水浴恒溫振蕩器（SHA-C型）；臺式離心機（TDL-40型）；電子分析天平（FA160N型）。

1.2介孔炭的制備

玉米芯用粉粹機粉粹，過篩，取粒徑為 0.15～0.25mm 的玉米芯顆粒用磷酸活化法于550℃氮氣氣氛中，恒溫活化1h后，用去離子水反復沖洗過濾至中性，然后將活性炭放入真空干燥箱內在120℃下干燥12h.得到比表面積為1610m2/g，孔容為1.72cm3/g，中孔率達到66%的玉米芯介孔活性炭[10、11]。

1.3 實驗室有機廢水吸附試驗

取100ml實驗室有機水廢水置于6個250mL錐形瓶中，分別加入0.00g、0.020g、0.040g、0.060g、0.080g、0.100g和0.120g的介孔炭，放置在恒溫搖床中振蕩0.5h，控制溫度為25℃，轉速為120r/min。吸附平衡后，將溶液離心分離取上清液，用0.45μm的微孔濾膜過濾后，分析樣品中的苯甲酸、水楊酸、磺基水楊酸等組分的含量，計算吸附率和殘余量。

Re=（C0-C）/C0×100%

式中，Re為吸附率，%；C0和C分別為吸附前與吸附后溶液中各組分的質量濃度。

1.4實驗室有機廢水中各組分含量的分析

（1）苯甲酸的質量濃度用分光光度法，于波長228nm測定，制得標準曲線為 y = 0.131x - 0.0008（r=0.9999），A 為吸光度，c 為苯甲酸質量濃度。

（2）磺基水楊酸的質量濃度用分光光度法，于波長234nm測定，制得標準曲線為 y = 0.0293x + 0.0012（r=0.99999），A 為吸光度，c 為磺基水楊酸質量濃度。

（3）水楊酸的質量濃度用分光光度法，于波長231nm測定，制得標準曲線為 y = 0.0231x + 0.0015（r=0.9999），A 為吸光度，c 為水楊酸質量濃度。

2 結果與討論

2.1 吸附劑加入量對苯甲酸吸附效果的影響

實驗室廢水中苯甲酸的含量為71.40mg/L，在溫度為25℃，振搖轉速為120r/min，吸附震蕩時間為0.5h的條件下，考查介孔炭加入量對實驗室廢水中苯甲酸吸附效果的影響，分析結果如圖所示。由圖1可知，隨著吸附劑用量增加，介孔炭對苯甲酸的吸附量逐漸增大，當吸附劑用量增加到0.6 g/L 后，苯甲酸吸附率即超過95%，因此玉米芯介孔炭對苯甲酸的吸附效果顯著。

2.2 吸附劑加入量對磺基水楊酸吸附效果的影響

實驗室廢水中磺基水楊酸的含量為7.64mg/L，在溫度為25℃，振搖轉速為120r/min，吸附震蕩時間為0.5h的條件下，考查介孔炭加入量對實驗室廢水中磺基水楊酸吸附效果的影響，分析結果如圖所示。由圖2可知，隨著吸附劑用量增加，介孔炭對磺基水楊酸的吸附量逐漸增大，當吸附劑用量增加到1.0 g/L 后，磺基水楊酸吸附率超過95%，因此玉米芯介孔炭對磺基水楊酸的吸附效果也比較好。

2.3 吸附劑加入量對磺基水楊酸吸附效果的影響

實驗室廢水中水楊酸的含量為37.47mg/L，在溫度為25℃，振搖轉速為120r/min，吸附震蕩時間為0.5h的條件下，考查介孔炭加入量對實驗室廢水中水楊酸吸附效果的影響，分析結果如圖所示。由圖2可知，隨著吸附劑用量增加，介孔炭對水楊酸的吸附量逐漸增大，當吸附劑用量增加到0.4 g/L 后，水楊酸吸附率即超過95%，因此玉米芯介孔炭對水楊酸的吸附效果非常顯著。

3結論

介孔炭比表面積較大，而且孔徑大，材料的物理化學性質很穩定，主要由炭骨架和表面的羥基、羧基等極性基團構成，對于水中的有機污染物是一種高效吸附劑[12]。實驗表明玉米芯介孔炭對實驗室廢水中的苯甲酸、磺基水楊酸、水楊酸等有機物的確實吸附效果顯著。為實驗室廢水的經濟、原位、及時、方便的處理提供了可行性參考依據。

參考文獻：

[1]徐冰，朱仁發，章 峰. 實驗室有機廢水處理設備的構思[J]. 安徽化工. 2016，42（2）：72 ～73

[2]馬建華，董鐵有，郭 昊. 實驗室有機廢水處理方法探討[J]. 環境科學導刊. 2008，27（4）：57 ～58

[3]屈軍艷，胡 成，殷明義. 幾種生物質活性炭處理有機實驗室廢水的研究[J].實 驗 室 科 學. 2013，16（1）：34 ～37

[4]Giovanni D F，Sabino D G，Maurizio G. Definition of a practical multi-criteria procedure for selecting the best coagulant in a chemically assisted primary sedimentation process for the treatment of urban wastewater[J]. Desalination，2008，230（1/2/3）：229-238.

[5]Bhatti Z A，Mahmood Q，Raja I A，et al. Chemical oxidation of car-wash industry wastewater as an effort to decrease water pollution[J]. Physics and Chemistry of the Earth，Parts A/B/C，2011，36（9/10/11）：465-469.

[6]Caizares P，Lobato J，Paz R，et al. Advanced oxidation processes for the treatment of olive-oil mills wastewater[J]. Chemosphere，2007，67（4）：832-838.

[7]Aggarwal S，Lyn C P，Karimi I A. Improved strains for biological treatment of wastewate[J]. Computer Aided Chemical Engineering，2012，31：895-899.

[8]蔣曉光，王艷君. 實驗室廢液的收集、儲存和處理要求[J]. 現代測量與實驗室管理. 2004（2）：56 -61

[9] Peng Xiaoming，Hu Xijun，Fu Dafang，et al. Adsorption removal of acid black 1 from aqueous solution using ordered mesoporous car-bon [J]. Applied Surface Science，2014，294：71-80.

[10] 于嬌嬌，甘黎明，展桂瑩等. 玉米芯介孔炭對蘭州段黃河水的吸附研究[J]. 山東化工，2017，46（20）：156-157.

[11] 劉佳. 玉米芯中孔炭的制備及其應用研究[D]. 天津：天津大學理學院，2008.

[12]董艷萍，田喜強，劉旭陽等. 介孔碳的合成及其處理有機廢水的研究進展. 化學工程師，2012（5）：37-39.

作者簡介：

于嬌嬌，1987年1月，女，山東莒縣，漢族，碩士研究生學歷，主要研究方向為教育、能源與環境。