王　凱，張穎穎，曹洪玉，魏　杰，劉佳慧

（赤峰學院　化學化工學院，內蒙古　赤峰　024000）

聚乙烯亞胺改性蒙脫土對剛果紅的吸附性能

王凱，張穎穎，曹洪玉，魏杰，劉佳慧

（赤峰學院化學化工學院，內蒙古赤峰024000）

利用聚乙烯亞胺對蒙脫土進行改性，得到了表面含有氨基的改性蒙脫土.以剛果紅為目標污染物，研究了改性蒙脫土的用量，pH，吸附時間和初始濃度等對吸附量的影響.研究表明，聚乙烯亞胺改性的蒙脫土對剛果紅具有良好的吸附性能，脫出率在90%以上；在pH=4時的吸附量最大；吸附時間在100min內基本上達到吸附平衡；在25℃，最大吸附量為268.7mg/g.

蒙脫土；聚乙烯亞胺；剛果紅；吸附性能

隨著我國的印染工業(yè)的迅速發(fā)展，染料廢水的排放量逐年增加.染料廢水色度深、成分復雜、排放量大且存在一定的毒性，如果將其直接排放到河流湖泊中，對水中的水生生物和水質造成嚴重的威脅［1-2］.目前，對染料污水處理的方法主要有吸附、膜分離、光催化降解、電化學處理和微生物降解等方法［3-4］.由于吸附法操作簡單、能耗低、吸附劑種類多和吸附效率高等優(yōu)點，已成為處理染料廢水的有效方法.蒙脫土由于具有很好的膨脹性、吸附性和陽離子交換性能，且資源豐富、價格低廉，逐漸成為處理印染廢水首選的吸附劑.由于天然蒙脫土具有較強親水性，不利于親油性有機化合物的吸附.為了解決這些問題，許多科技工作者對蒙脫土進行了改性的研究.內蒙古師范大學化學與環(huán)境科學學院楊麗霞等人［5］利用十六烷基三甲基氯化銨對其進行有機改性處理并將其應用于對剛果紅的吸附，吸附率可達到99.99%.蚌埠學院應用化學與環(huán)境工程葛金龍等人［6］利用γ－氨丙基三乙氧基硅烷對蒙脫土進行改性，并將其應用于對亞甲基藍的吸附.

本實驗采用聚乙烯亞胺為改性劑，制備了表面含氨基的改性蒙脫土，探索了改性蒙脫土的用量、pH、吸附時間和剛果紅的初始濃度等對聚乙烯亞胺改性蒙脫土的吸附性能的影響，為改性蒙脫土在污水處理領域的應用提供了理論依據.

1　材料與方法

1.1主要試劑與儀器

試劑：聚乙烯亞胺（AR，艾科試劑）；蒙脫土（AR，艾科試劑）；剛果紅（AR，艾科試劑）；

儀器：超級恒溫水浴鍋（ZH-2C，南京多助）；紫外可見分光光度計（TU-1901，北京普析）.

1.2有機蒙脫土的制備

稱取10g蒙脫土加入到100mL的蒸餾水中，磁力攪拌至均勻.加入10mL，10%的聚乙烯亞胺的改性蒙脫土，在恒定溫度下攪拌24h.然后，常溫冷卻，離心分離，所得粉體用蒸餾水洗滌數次，80℃烘10h，研磨，過篩，即得表面含氨基的改性蒙脫土.

圖1　剛果紅的標準曲線

1.3剛果紅標準曲線的繪制

準確配制一系列的剛果紅標準溶液，以蒸餾水作參比，用紫外可見分光光度計在最大吸收波長497nm下測溶液的吸光度，繪制標準曲線如圖1，其標準曲線方程為y=0.01045 +0.02176相關系數為0.9999，符合工作曲線的要求.

1.4吸附性能的測試

準確稱取一定質量的聚乙烯亞胺改性的蒙脫土分別加入一定濃度的剛果紅溶液中，溶液的體積為50mL，將其放入雙層空氣恒溫振蕩器內振蕩，調節(jié)振蕩頻率（150r/min）.吸附完成后取上層溶液，利用紫外可見分光光度計對吸附后的溶液進行測定.根據式（1）計算單位質量改性蒙脫土對剛果紅的吸附量：

式中，qe為平衡吸附量（mg/g）；C0和Ce分別為剛果紅的初始濃度和平衡濃度（mg/L）；V為溶液的體積（L）；m為蒙脫土的干重（g）

2　結果與討論

2.1吸附劑用量的影響

將不同質量的聚乙烯亞胺改性的蒙脫土加入50mL 100g/L的剛果紅溶液中.如圖2所示，隨著改性蒙脫土用量的增加，對剛果紅的脫色率都隨之增大，當吸附劑的投入量的增加，聚乙烯亞胺改性蒙脫土對剛果紅去除率由41%增加到80%，當改性蒙脫土的用量繼續(xù)增大時，剛果紅的去除率增長幅度降低.這主要是由于吸附劑投加量增大，吸附劑表面可提供更多的氨基吸附點位來吸附剛果紅，提高了染料的脫色率.脫色率增加到一定程度后，繼續(xù)增加吸附劑對脫色率的影響不大.對于吸附量而言，聚乙烯亞胺改性蒙脫土對水中剛果紅的吸附量隨著吸附劑用量的增加而降低，其原因為吸附劑用量的增加會使吸附劑表面處于不飽和狀態(tài)的吸附位增多.

圖2　改性蒙脫土度用量對剛果紅吸附的影響

2.2pH對吸附量的影響

剛果紅溶液初始pH值的不同對聚乙烯亞胺改性蒙脫土吸附量的影響如圖3所示.當pH值由4.0增加到10.0時，吸附量有78.07mg/g減少到41.9mg/g，當pH=4時有最大的吸附量.pH值對吸附的影響主要歸因于剛果紅和改性吸附劑之間的表面電荷，電離程度和種類的相互作用.剛果紅是酸性染料，當酸性條件（如pH＞3），水中剛果紅的磺酸基團（-SO3Na）會離解為帶負電的離子（-SO3-）從而使的剛果紅帶負電.聚乙烯亞胺改性的蒙脫土在酸性條件下，NH2質子化成-NH3+，與剛果紅分子中的帶負電-SO3-的產生靜電吸引作用；而隨著pH的增大，溶液中的OH-等與剛果紅陰離子存在競爭吸附，導致聚乙烯亞胺改性吸附劑的表面被OH-擠占，從而使剛果紅陰離子的吸附量減小.

圖3　pH對改性吸附劑吸附剛果紅的影響

2.3吸附時間對吸附效果的影響

由圖4可以看出：吸附時間低于100min時，聚乙烯亞胺改性蒙脫土對剛果紅的吸附量（qt）隨吸附時間的增加而吸附量增大，當吸附時間在100min以后，吸附量基本保持衡定.由于吸附初期，吸附空位比較多，溶液中的剛果紅分子快速占據聚乙烯亞胺改性蒙脫土的吸附位，吸附速率比較快.

2.4染料的初始濃度對吸附的影響

在25℃下，考察了剛果紅的初始質量濃度對吸附效果的影響如圖5.聚乙烯亞胺改性蒙脫土吸附剛果紅的平衡吸附量（qe）隨初始濃度的增加而增大，增加到一定濃度后，飽和吸附量基本不變，其吸附量為268.7mg/g.因為在改性蒙脫土用量一定情況下，隨著剛果紅濃度的增加，濃度梯度升高，增加了吸附劑表面和溶液之間的推動力，有利于剛果紅的吸附.

圖4　吸附時間對改性蒙脫土吸附劑吸附剛果紅的影響

圖5　初始濃度對改性吸附劑吸附量的影響

3　結論

聚乙烯亞胺改性的蒙脫土對剛果紅有較好的吸附作用，隨著吸附劑用量的增加，脫除率在90%以上；pH對吸附量影響比較大，隨著pH的增加，吸附量逐漸降低，在pH=4時吸附量最大；通過對吸附時間的測定，在100min內基本達到吸附平衡；在25℃下，最大吸附量為268.7mg/g.因此，利用聚乙烯亞胺改性的蒙脫土處理印染廢水，具有一定的應用價值.

〔1〕程麗華，李瑾，王涵，焦淑芳，馬啟敏.殼聚糖/蒙脫土插層復合物對活性紅染料的吸附熱力學研究［J］.中國海洋大學學報，2014，44（6）：90-96.

〔2〕王凱，曹洪玉，靳瑞發(fā)，孫菱翎，李秀華，邱廣明.含氨基磁性微球的制備及其對酸性橙7的吸附性能 ［J］.功能材料，2015，46（21）：21137-21143.

〔3〕張冬云，白孟蘭，李新梅，趙斯琴，長山.介孔TiO2的合成及其對剛果紅的吸附性能，2014，20（3）：30-33.

〔4〕李北罡，胡潛龍.粉煤灰/ZnO復合材料對活性艷藍KNR的吸附性能［J］.中國礦業(yè)大學學報，2016（2）：418-425.

〔5〕楊麗霞，劉娜，趙斯琴，長山.改性蒙脫土對剛果紅的吸附性能研究［J］.化工礦物與加工，2015（2）：24-27.

〔6〕葛金龍，崔世亮，秦英月，王迎春，王傳虎.γ-氨丙基三乙氧基硅烷修飾蒙脫土及對亞甲基藍吸附性能研究［J］.化工新型材料，2015，43（7）：151-153.

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1673-260X（2016）10-0021-02

2016-06-24