活性炭吸附亚甲基蓝的光谱特性

杨春花，毕健梁，李金益，黄兆龙,2

（1.红河学院理学院，云南蒙自 661100；2.云南省天然药物与化学生物学高校重点实验室，云南蒙自 661100）

活性炭吸附亚甲基蓝的光谱特性

杨春花1，毕健梁1，李金益1，黄兆龙1,2

（1.红河学院理学院，云南蒙自 661100；2.云南省天然药物与化学生物学高校重点实验室，云南蒙自 661100）

研究了活性炭对亚甲基蓝吸附的光谱性质，结果表明，活性炭对亚甲基蓝吸附非常稳定，解吸附趋势较小。可以用作图法确定活性炭对亚甲基蓝的饱和吸附量。活性炭对亚甲基蓝的吸附性质可用于煤质颗粒活性炭测定方法的改进，提高分析效率。

活性炭；亚甲基蓝；光谱特性

引言

活性炭对亚甲基蓝的吸附量是评价活性炭质量的指标之一[1]，[3]。木质和煤质颗粒活性炭性质测定方法都是居于这一原理而制定的[3]。该方法测定时要求逐渐分次地将亚甲基蓝溶液滴加到活性炭中，每次振荡30min，每次振荡后分离出溶液，测定665nm处的吸光度值A，要求吸附液的A等于或接近0.4%的硫酸铜溶液的A值时，滴加的亚甲基蓝才能计为煤中颗粒活性炭对亚甲基蓝的吸附量。该方法重复次数多，分析周期长，耗时费力。能否用直接用吸光光度法来测定溶液中剩余的亚甲基蓝，在总量中扣除剩余量计算吸附量呢？我们用木质活性炭试剂为样本，通过研究活性炭吸附过程中的一些光谱性质，提出了吸附量测定中的一些改进措施。

1 实验部分

1.1 试剂及仪器

磷酸二氢钾（AR），磷酸氢二钠（AR），亚甲基蓝（AR），硫酸铜（AR）。

pH=7的磷酸缓冲溶液，1.50g/L亚甲基蓝溶液（二溶液均按文献[2]配制）

分光光度计（普析TU9100），离心机，滴定装置。

1.2 亚甲蓝溶液的光谱曲线

取1.5g/L的亚甲基蓝水溶液稀释成1.50、2.25、3.00、3.75、4.5、6.0mg/L，测定光谱吸收曲线。

1.3 测定活性炭的饱和吸附量

称0.10g活性炭共5份，每份分别加入6.0、7.0、8.0、9.0、10.0mL亚甲基蓝溶液，同时振荡吸附30min，离心分离出清液，分别测定665nm波长下的吸光度值。

1.4 测定不同吸附时间的溶液吸光度值

称0.10g活性炭，加7.5mL亚甲基蓝溶液，振荡吸附30min，离心分离出清液，测定665nm波长下的吸光度值，溶液再返回活性炭，继续振荡吸附30min，离心取液，测定吸光度值，如此重复共5次。

1.5 测定重复洗脱活性炭的解吸附量

称0.10g活性炭，加7.5mL亚甲基蓝溶液，振荡吸附30min，离心分离弃清液。往已吸附亚甲基蓝的活性炭中加入10mL磷酸盐缓冲溶液（pH=7.0）,振荡吸收30min，离心分离取清液，测定吸光度值（波长665nm），再往吸附亚甲基蓝的活性炭中加入10mL磷酸盐缓冲溶液（pH=7.0）,振荡吸收30min，离心分离取清液，测定吸光度值。如此重复5次。

2 结果与讨论

2.1 吸收波长与结构的关系

图1 亚甲基蓝溶液的光谱曲线

图1中的不同曲线对应不同浓度，图像表明，亚甲基蓝在665nm、295nm、620nm、665nm附近都有较强的吸收峰，两个峰的最大吸收波长基本不随浓度变化，而峰值随浓度增大而有规律地增大，属于比较标准的吸收曲线。

我们从2.1的一组光谱曲线中分别提取了250nm、295nm、620nm、665nm波长下的各曲线的吸光度值，制出各波长下的标准曲线（见图2）。结果显示了很好的线性关系，表明，亚甲基蓝浓度在1.5-6.0mg/L期间，指定波长下的浓度与吸光度值都良好的线性，可以用于微量亚甲基蓝溶液的浓度测定。为了获得较高的灵敏度，可选择665nm。

图2 不同波长下亚甲基蓝的标准曲线

2.2 亚甲基蓝用量与活性炭吸附量的关系

图3 活性炭对不同亚甲基蓝用量的吸附规律

从图3看出，亚甲基蓝用量在6.0-8.0mL（1.5g/L）区间，游离亚甲基蓝浓度都非常低，表明，活性炭对亚甲基蓝的吸附非常强烈和牢固，吸附量还未饱和。当亚甲基蓝用量达到9.0mL时，吸光度值急剧增大（9.0mL和10.mL吸附液取出后均稀释20倍后测定A，图中的A值为不稀释的换算值），表明已经过量，饱和吸附量应该在8.0-9.0mL之间。若将8.0mL附近的实验点布局再精细一些，通过作切线外推的方法即可确定饱和吸附量的加入体积。

2.3 活性炭吸附亚甲基蓝的时间曲线

图4是活性炭吸附亚甲基蓝的量随时间变化的关系曲线（加入7.5mL亚甲基蓝，总量未达到饱和量），可以看出：在开始30min到60min的吸附过程中，亚甲基蓝游离浓度急剧下降，表明：活性炭吸附还未平衡，但60min以后，曲线呈平稳的、小幅地降低。说明吸附反应已经较接近稳定态。但很难达到100%的平衡态。

图4 活性炭吸附量与时间的关系

可见，在本实验条件下，活性炭吸附量测定应该作用60min以后再测。

2.4 活性炭吸亚甲基蓝的抗解吸能力

图5 活性炭-亚甲基蓝抗解吸附的能力

图5是反复用10mL的pH=7的磷酸盐缓冲溶液分批地处理负载有亚甲基蓝的活性炭（振荡30min，离心分离溶液），缓冲溶液处理液中的亚甲基蓝浓度与处理次数的关系曲线。图5表明：随着处理次数的增加（每次30min），活性炭释放亚甲基蓝的量在不断降低，有平缓降低的趋势。说明活性炭对亚甲基蓝的吸附非常牢固，根据图2的工作曲线计算，释放的亚甲基蓝浓度远低于1.5g/L。

2.5 剩余量光度法测定吸附量的建议

从2.2和2.4的讨论可知，活性炭对亚甲基蓝的吸附非常牢固，解吸率很低，而且饱和吸附量状态时的亚甲基蓝的平衡浓度与过量后的浓度曲线有较明显的变化，因此，通过增加饱和态附近的数据点，用作图外推方法能够确定活性炭对亚甲基蓝的饱和吸附量。

活性炭的性质用于木质类和煤质类颗粒活性炭对亚甲基蓝的吸附实验时，可以将原来反复滴加亚甲基蓝溶液-过滤-光度测定的步骤调整为，称等质量煤样8-10份，分别加入5.0-12.0mL亚甲基蓝溶液，混匀后，同时振荡吸附30min，分离出清液后，选出一份颜色最接近0.4%硫酸铜溶液，但颜色略深的试液。分别测定硫酸铜标液和该试液的吸光度As和Ax，用标准曲线法或线性回归法测出Ax-As对应的浓度（这是过量部分），在总滴加量中减去这部分过量值，即为活性炭对亚甲基蓝的饱和吸附量。

选择颜色最接近硫酸铜溶液颜色的原因是：可以使方法改进后的吸附体系最接近GBT 7702.6-2008的条件，减少分析误差。

3 结语

活性炭强烈地吸附亚甲基蓝，饱和吸附量可以用切线外推法确定。活性炭吸附的亚甲基蓝在pH7的缓冲溶液中解吸度较小，因此，可以用多级试样平行（同时）吸附，最后找到颜色与硫酸铜颜色相近但略高的标液，用剩余量光度法来测定颗粒活性炭，以提高分析效率。

[1] 左宋林,刘军利,杨建校.磷酸活化法活性炭性质对亚甲基蓝吸附能力的影响[J].林产化学与工业.2010,20(4),1-6.

[2] GB/T 12496.10-1999,木质活性炭试验方法[S].

[3] GB/T 7702.6-2008,煤质颗粒活性炭试验方法[S].

The spectral Characteristics of Adsorption of Activated Carbon to Methylene Blue Trihydrate

YANG Chun-hua1, BI Jian-liang1, LI Jin-yi1, HUANG Zhao-long1,2
(1.College of Science, Honghe University, Mengzi 661100, China;2.Key Laboratory of Natural pHarmaceutical and Chemical Biology of Yunnan Province,Mengzi 661100,China)

spectral characteristics of absorption of activated carbon to methylene blue trihydrate was studied.It was expressed that adsorption of activated carbon to methylene blue trihydrate was very stable and desorption tendency very be weak.Saturated adsorption capacity of activated carbon to methylene blue trihydrate was obtained on illustrating method.The property of adsorption of activated carbon to methylene blue trihydrate could be used to improve the method for detecting granular activated carbon from coal, enhanced the analysis efficiency.

activated carbon; methylene blue trihydrate; spectral characteristics

O652

A

1008-9128（2012）02-0038-03

2012-02-28

杨春花（1988-），女，云南大理人，红河学院08级化学专业。

黄兆龙（1958-），男，云南建水人，教授。研究方向：冶金分析和计算化学。

[责任编辑 张灿邦]