不同因素對(duì)活性炭吸附馬拉硫磷的影響。

　　以含馬拉硫磷廢水為研究對(duì)象，考察了活性炭用量、吸附時(shí)間、反應(yīng)溫度和溶液酸堿度對(duì)活性炭吸附馬拉硫磷的影響。結(jié)果表明，馬拉硫磷主要被活性炭快速吸附，2h內(nèi)吸附速度很快。在一定范圍內(nèi)，活性炭用量和反應(yīng)溫度與固體吸附量成正比;活性炭對(duì)酸性溶液中的馬拉硫磷有較強(qiáng)的吸附能力，pH值在3.8~4.0范圍內(nèi)，吸附效果較好。

　　一、導(dǎo)言。

　　馬拉硫磷是一種低毒有機(jī)磷農(nóng)藥，被世界組織認(rèn)定為環(huán)境激素之一。在自然環(huán)境中很難生物降解，但很容易被活性炭吸附。研究馬拉硫磷在活性炭上的吸附規(guī)律，對(duì)防治馬拉硫磷污染具有現(xiàn)實(shí)意義。目前，關(guān)于環(huán)境激素的作用、在環(huán)境中的行為以及對(duì)野生動(dòng)物的影響的研究很多，但是關(guān)于環(huán)境激素的治療方法的研究很少?；钚蕴繉?duì)農(nóng)藥的吸附主要是物理吸附過(guò)程。由于其表面的疏水性，可以吸附水溶液中的各種物質(zhì)，因此被廣泛應(yīng)用于農(nóng)藥污染的凈化處理。

　　陶博活性炭生產(chǎn)廠家對(duì)馬拉硫磷在活性炭上的吸附特性和處理效果進(jìn)行了研究，并在不同影響因素(反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度、活性炭用量和溶液pH值)下對(duì)馬拉硫磷在活性炭上的吸附進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，為馬拉硫磷廢水處理技術(shù)的發(fā)展提供了依據(jù)。

　　二、實(shí)驗(yàn)方法。

　　將50毫升馬拉硫磷水樣(30毫克/升)加入8個(gè)50毫升錐形瓶中，然后加入不同量的活性炭(0.4克、1.0克、2.0克、4.0克、8.0克)精確稱重。為了防止揮發(fā)，用保鮮膜密封，放入振蕩器中，在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)溫度下吸附;分別反應(yīng)0.5h、1h、2h、4h、6h、8h、12h和24h后，用0.45μm濾膜過(guò)濾混合溶液，測(cè)定濾液中馬拉硫磷的濃度。

　　3.實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論。

　　1.馬拉硫磷的吸附動(dòng)力學(xué)曲線。

　　固定活性炭用量為0.08克/毫升，測(cè)量結(jié)果如圖1所示?？梢?jiàn)活性炭對(duì)馬拉硫磷的吸附主要是快速吸附。反應(yīng)前2小時(shí)內(nèi)，活性炭對(duì)馬拉硫磷的吸附速率非?？?，吸附量達(dá)到0.68mg，超過(guò)總吸附量的60%，在2~6小時(shí)內(nèi)，固體吸附量的增加趨勢(shì)不如前2小時(shí)快，但6小時(shí)后逐漸減緩，8~24小時(shí)吸附基本平衡。因此，綜合考慮時(shí)間和實(shí)驗(yàn)條件，其他影響因素的研究時(shí)間為8h。

　　2.溫度對(duì)吸附效果的影響。

　　當(dāng)反應(yīng)溫度改變時(shí)，吸附效果如圖2所示。從圖2可以看出，5℃時(shí)吸附效果較差，8h吸附量?jī)H為0.29mg。25℃和40℃時(shí)吸附量的增加趨勢(shì)比5℃和15℃時(shí)更明顯，前4小時(shí)吸附量的增加趨勢(shì)更快。溫度為60℃時(shí)吸附效果明顯，前2小時(shí)吸附速度非常快，8小時(shí)吸附量達(dá)到1.08mg。

　　從圖2可以看出，馬拉硫磷在固相中的吸附量隨著溫度的升高而增加，因?yàn)槲讲粌H包括物理吸附，還包括共價(jià)鍵和氫鍵的化學(xué)吸附。溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)的影響很大，因?yàn)榛瘜W(xué)反應(yīng)往往需要一定的活化能，而溫度的升高可以增加溶質(zhì)分子的平均能量，促進(jìn)化學(xué)吸附，從而促進(jìn)吸附。但60℃時(shí)的增加趨勢(shì)不如25~40℃時(shí)明顯，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)溫度越高，馬拉硫磷揮發(fā)量越大，所以活性炭的吸附量會(huì)相對(duì)減少，伴隨溶解度的增加也會(huì)減少吸附量。

　　3.活性炭用量對(duì)吸附的影響。

　　改變活性炭的用量，吸附效果如圖3所示。從圖3可以看出，活性炭用量為0.4g時(shí)，馬拉硫磷的吸附量很小，曲線平緩。用量為1g時(shí)，吸附效果變化不大。當(dāng)用量增加到2g時(shí)，吸附效果明顯提高。用量為8g時(shí)吸附效果較好。

　　同時(shí)，活性炭用量越大，吸附效果越明顯。但活性炭用量對(duì)吸附的影響應(yīng)在一定的用量范圍內(nèi)。馬拉硫磷在一定濃度的條件下，當(dāng)用量達(dá)到一定量時(shí)，吸附效果基本達(dá)到極限。因此，劑量應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況確定。太小吸附效果不好，太大會(huì)造成浪費(fèi)。從圖3可以看出，雖然8g時(shí)吸附效果較好，但單位平均吸附量明顯降低，吸附效果基本達(dá)到上限。因此，繼續(xù)增加劑量不一定會(huì)取得顯著效果，反而會(huì)造成資源浪費(fèi)。

　　4.酸堿度對(duì)吸附效果的影響。

　　活性炭對(duì)水中有機(jī)物的吸附與有機(jī)物的分子形態(tài)有關(guān)。一般分子有機(jī)物比離子有機(jī)物更容易被吸附。當(dāng)pH>pK時(shí)，有機(jī)物主要以離子狀態(tài)存在。雖然電離程度與溶解度不成正比，但電離程度高的有機(jī)物溶解度高，吸附效果差。為了確定活性炭吸附馬拉硫磷的較佳pH值，實(shí)驗(yàn)考察了pH值對(duì)活性炭吸附馬拉硫磷的影響，結(jié)果如圖4所示。

　　從圖4可以看出，pH值對(duì)吸附有很大影響。從反應(yīng)8h的數(shù)據(jù)可以看出，固相在pH3.92時(shí)的吸附量非常大，明顯高于pH6.92時(shí)的吸附量。溶液呈堿性時(shí)，吸附效果明顯下降?？梢钥闯?，在弱酸性條件下吸附效果更好，因?yàn)樵谌跛嵝詶l件下，活性炭的吸附能力增強(qiáng)，活性炭和原料中少量雜質(zhì)攜帶的電荷可以被中和沉淀，從而有助于更好的吸附效果?；钚蕴勘砻婧恤然?、酚羥基等。這些官能團(tuán)可以在水中解離。在強(qiáng)堿溶液中，這些官能團(tuán)大量解離，活性炭表面趨于帶負(fù)電。此時(shí)，馬拉硫磷分子也容易電離，帶負(fù)電，不利于馬拉硫磷分子在活性炭表面的吸附。在堿性條件下，由于“解吸”和“溶膠”現(xiàn)象，活性炭攜帶的物質(zhì)也會(huì)溶解到溶液中，從而增加了溶液中的雜質(zhì)，吸附效果較差。

　　第三，結(jié)論。

　　通過(guò)活性炭對(duì)馬拉硫磷吸附行為的研究，得出以下結(jié)論:

　　1.活性炭對(duì)馬拉硫磷的吸附主要是快速吸附。在一定的用量范圍內(nèi)，活性炭的用量與固體吸附量成正比，但當(dāng)活性炭用量增加到一定量時(shí)，吸附效果基本達(dá)到上限。

　　2.隨著溫度的升高，馬拉硫磷在活性炭上的吸附量增加，但由于揮發(fā)的影響，過(guò)高的溫度可能會(huì)降低吸附效果。

　　3.pH值與活性炭的吸附密切相關(guān)。當(dāng)調(diào)節(jié)pH值在3.8~4.0范圍內(nèi)時(shí)，馬拉硫磷在活性炭上的吸附效果較好。