改性麦草纤维素对苯胺吸附特性研究

冯利 张方萍

摘 要：【目的】通过改性麦草纤维素对苯胺吸附特性进行研究，建立紫外可见分光光度法吸附测定苯胺含量的方法。【方法】通过改变时间、初始浓度、温度和pH等试验变量，探寻最佳吸附条件。【结果】改性麦草纤维素对苯胺的吸附量随起始浓度的增加而增加，呈正相关。对苯胺的吸附60 min基本达到平衡；在25 ℃、pH=8.0时，吸附率达最大。改性麦草纤维素对苯胺有较好的吸附再生能力。【结论】改性麦草纤维素可以有效吸附苯胺，测定方法操作简单。

关键词：改性麦草纤维素；苯胺；吸附

中图分类号：O657.3     文献标志码：A     文章编号：1003-5168（2024）08-0088-04

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2024.08.017

Study on Adsorption Characteristics of Modified Wheat Straw Cellulose for Aniline

FENG Li1 ZHANG Fangping2

（1.Qingbaijiang Ecological Environment Bureau of Chengdu， Chengdu 610300， China; 2.Chengxiang High School of Chengdu， Chengdu 610306， China）

Abstract： [Purposes] A UV-VIS spectrophotometric method for the determination of aniline was established by studying the adsorption properties of modified wheatgrass cellulose for aniline. [Methods] The optimum adsorption conditions were explored by changing the experimental variables such as time， initial mass concentration， temperature and pH. [Findings] The adsorption capacity of modified wheatgrass cellulose to aniline increased linearly with the increase of initial concentration，positive correlation. The adsorption of aniline reached the equilibrium in 60 min. At 25 ℃ and pH=8.0， the adsorption rate reached the maximum. [Conclusions] Aniline can be effectively  by the modified wheat grass cellulose， and method for determination is simple to operate.

Keywords： modified wheat straw cellulose; aniline; adsorption

0 引言

苯胺是一种重要的化工原料，主要用于印染、塑料、医药等工业生产加工过程中。苯胺作为较难分解的有机污染物之一，具有很强的毒害性。目前，工业中对于苯胺废水处理方法有吸附法［1］、生化法［2］、焚烧法［3］和化学法［4］等。在这些方法中，吸附法由于操作方便、易回收、效果稳定等优势，被认为是一种有效去除苯胺的方法。用于吸附法的吸附剂种类繁多，如树脂等［5］。本文研究了改性麦草纤维素对苯胺吸附特性及再生性能。

1 试验部分

1.1 材料与仪器

试验材料：改性麦草纤维素［6］；盐酸；氢氧化钠；无水乙醇；苯胺（均为分析纯，四川科伦药业）。

试验仪器：电子天平（型号：MP10001）；电热恒温干燥箱（型号：XMA-2000）；紫外可见分光光度计（型号：752型）；恒温振荡器（型号：HY-5B）。

1.2 试验方法

1.2.1 吸附试验［7］。分别取0.05 g 改性麦草纤维素，在不同吸附时间、起始浓度、温度和pH值条件下，对标准苯胺进行吸附，采用紫外分光光度法在λmax=228 nm 测定吸附前后苯胺浓度，计算得到吸附容量。不同工况下改性麦草纤维素对苯胺吸附量的计算公式为式（1）。

[Q=（C0-Ce）×VW] （1）

式中：Q为吸附容量，mg/g；C0为苯胺初始浓度，mg/L；Ce为苯胺吸附平衡后的浓度，mg/L；V为溶液体积，L；W为改性麦草纤维素的质量，g。

1.2.2 吸附等温线的建立［7］。用0.05 g 改性麦草纤维素对100  mL不同起始浓度苯胺溶液在最佳吸附条件下进行震荡吸附。测定其对苯胺的平衡浓度Ce，求得平衡吸附量Qe，用InQe对InCe作图，看是否符合Fruendlihc吸附模式。Freundlich 模型为多分子层不均匀吸附模式。Fruendlihc方程式为式（2）。

ln Qe = lnKf  + [1n]ln Ce （2）

式中：Qe为溶质在固相中的吸附量，mg/g；Ce为液相平衡质量浓度，mg/L；Kf为与吸附量相关的参数；n为吸附强度的相对大小，n>1时为优惠吸附；0.5

2 结果与讨论

2.1 时间对吸附容量的影响

温度分别为298 K、303 K、313 K时苯胺浓度随时间变化如图1至图3所示。由图1至图3可知，吸附浓度随时间的延长逐渐趋于平衡。吸附初期，吸附时间对浓度的影响较大，开始20 min内吸附速率较快，60 min内基本达到平衡。原因是短时间内，对苯胺的吸附还未达到饱和，吸附速率快。随时间延长，吸附量的变化趋于平缓，直至吸附达到饱和。

2.2 溶液起始浓度对吸附容量的影响

不同苯胺起始浓度对吸附量的影响如图4所示。由图4可知，改性麦草纤维素对苯胺的吸附基本呈正向线性关系，随浓度的增加而增加。

2.3 温度对吸附容量的影响

温度对苯胺吸附量的影响如图5所示。由图5可知，对苯胺的吸附量随温度的增加而减小，呈负相关。表明温度对苯胺的吸附有影响，且低温有利于吸附，故适宜常温（即25 ℃）吸附处理苯胺。

2.4 pH对吸附容量的影响

pH值对苯胺吸附率的影响如图6所示。由图6可知，对苯胺吸附量受pH值影响。苯胺呈弱碱性，当pH值较低时，以有机盐的形式存在，在水中的溶解度较大；当pH值较高时，解离度减小，以分子的形式存在，有利于吸附。在pH值为8.0时，吸附率达到最大。随pH值继续增大，吸附率逐渐降低。故最佳的吸附pH值为8.0。

2.5  吸附平衡

298 K Freundlich吸附平衡等温线如图7所示，苯胺的Freundlich吸附等温线方程见表1。由图7和表1可知，相关系数大于0.995，表明在一定浓度、温度范围内用Fruendlihc方程拟合改性麦草纤维素对水中苯胺的吸附是可行的［7］。Freundlich 方程拟合参数n大于1，表明吸附剂对吸附质的吸附具有优势。

2.6 吸附再生

选择50% （V/V） 酒精作为洗脱液，进行洗脱再生。改性麦草纤维素吸附再生情况见表2。由表2可知，改性麦草纤维素经过洗脱再生后，吸附率大于88%，解吸率均超过85%，洗脱再生能力较好，且在吸附性能方面无明显的下降，表明改性麦草纤维素吸附再生性能较好。

3 结论

通过研究改性麦草纤维素对苯胺吸附特性，探寻了最佳吸附条件。试验中吸附时间、初始浓度、温度和pH都会对改性麦草纤维素的吸附特性产生影响。改性麦草纤维素对苯胺的吸附呈正向线性关系，60 min基本达到平衡；在25 ℃、pH=8.0时，吸附率达最大吸附。再生试验表明，改性麦草纤维素对苯胺具有较好的吸附再生性能。

参考文献：

［1］高誉，罗莉涛，常风民，等.煤质颗粒活性炭对染料废水中苯胺的吸附性能及机理［J］.科技导报，2021，39（17）：55-62.

［2］詹旭，邵帅，李大成.动态微电解/生化法处理高浓度苯胺废水［J］.中国给水排水，2011，27（4）：72-74.

［3］汪向阳.含盐苯胺废液流化床焚烧及高温腐蚀的研究［D］.合肥：合肥工业大学，2015.

［4］张海兵，周亚松，郭绍辉，等.高级氧化技术处理苯胺废水应用进展［J］.工业水处理，2021，41（6） ： 167-172，185.

［5］平志豪，唐庆九，王金艳，等.大孔吸附树脂富集香菇中核苷类成分的工艺优化［J］.食用菌学报，2021，28（5）：79-86.

［6］冯利，张方萍.小麦秸秆纤维素球的改性［J］. 纤维素科学与技术， 2012，20（4）： 36-41.

［7］冯利，陈中兰，杨显俊，等.改性小麦秸杆纤维素球对苯酚吸附性能研究［J］. 分析科学学报， 2010，26（4）： 451-454.

（栏目编辑：陈萌萌）

收稿日期：2024-01-16

作者简介：冯利（1982—），男，硕士，工程师，研究方向：环境分析化学。