外文翻譯(中文)藍色膨潤土經(jīng)微波和酸處理后作為吸附劑從模擬染料廢水吸附甲基藍

1、<p><b>　　中文3367字</b></p><p>　　Bull Eng Geol Env (2007) 66: 53–58</p><p>　　DOI 10.1007/s10064-006-0054-1</p><p>　　藍色膨潤土經(jīng)微波和酸處理后作為吸附劑從模擬染料廢水吸附甲基藍</p><p>

2、　　F. Banat S. Al-Asheh S. Al-Anbar S. Al-Refaie</p><p>　　Received: 9 February 2006 Accepted: 28 April 2006 Published online: 10 June 2006 Springer-Verlag 2006</p><p>　　摘要：對于使用天然膨潤土處理與水溶

3、液進行了一系列吸附試驗去除亞甲基藍染料（MBD）方法有化學(xué)處理和物理處理（微波）。在由一些農(nóng)村用膨潤土吸附劑吸附去除甲基藍染料試驗，達到平衡所需的時間要小于30min。對亞甲基藍吸附，微波方法處理過的膨潤土攝取量最高，其次是酸處理的膨潤土，最后是未經(jīng)處理的膨潤土。顆粒內(nèi)擴散參與了吸附過程，但不是吸附速度控制因素。這個理論符合Freundlich和Langmuir等溫線模型，正如論文中的實驗數(shù)據(jù)。</p><p>

4、　　關(guān)鍵詞：微波 天然膨潤土 吸附 亞甲基藍吸附 動力學(xué)等溫線</p><p><b>　　簡介</b></p><p>　　紡織品加工需要使用大量的水。通常，這一行業(yè)的廢水含有染色材料。除了顏色問題與染料廢水有關(guān)外，他們對人體健康也有有害的影響。為對環(huán)境造成的污染染染和染料接觸人體代謝物的潛在毒性作用還沒有得到更加全新的關(guān)注。早在1895年觀察時就有染料生產(chǎn)中的工

5、人膀胱癌率的增加。自那時以來，已進行了許多研究顯示偶氮染料具有潛在毒性的實驗。對這些研究的全面審查已經(jīng)超出了本文的范圍，但是，一個更廣泛的問題可以在布朗和德維托的作品發(fā)現(xiàn)并被理解。</p><p>　　在環(huán)境工程中從廢水中去除染料廢水是一個的重要問題。在許多情況下，這些廢物不會對經(jīng)濟的破壞是可以的，因為技術(shù)或政治原因?；瘜W(xué)處理是由以紡織公司從廢水中除去多余的顏色使用的技術(shù)之一。例如，混凝過程受用于活性染料廢水處理

6、，使用氯化鐵作為凝固劑。染料去除，也可以使用生物厭氧消化過程（Talarposhti等2001年Sirianuntapiboon和Saengow 2004年）。膜分離，離子交換過程，也用于染料廢水的顏色從。費用和/或失效的是這些技術(shù)（米什拉和Tripathy 1993）主要缺點。吸附是廢水脫色的最有效的方法之一（麥凱1980葉等1993;麥凱和杜里1990年）。在吸附劑中活性炭是最常用的吸附劑（麥凱和杜里1990年），但是，諸如活性白土

7、，木材和纖維素為基礎(chǔ)的材料不同類型的其他材料也被用來（葉等人1993;納塞爾和Geundi 1990 ;葉和托馬斯1995年）和粉煤灰（Viraraghavan和羅摩g里希1999）放在一起作為低成本的吸附劑，還有如杏仁殼和榛子，核桃和楊樹和木屑（艾登等2004年）也被作為潛在的吸附劑被研究。</p><p>　　最近關(guān)于天然黏土已被越來越多的使用在有毒廢水及其他有機不同的材料去除上（博伊德等1988）。這些粘土

8、礦物之一，是膨潤土，而此前紅色染料一直做為的基本（胡等人2005年）的吸附劑在使用。在850℃烤箱內(nèi)對膨潤土加熱處理合適的表面活性劑（MB）的以增強對亞甲基藍吸附能力。他們發(fā)現(xiàn)，膨潤土對亞甲基藍的吸收能力顯著提高，而且低成本的吸附劑，如杏仁和榛子，核桃和楊樹和木屑（艾登等al.2004）也被視為去除水中染料紡織品廢液的潛在的吸附劑。</p><p>　　在這項工作中，自然、酸處理和微波處理膨潤土用于亞甲基去除藍染

9、料水溶液。這項工作的主目標是：（1）確定物理和化學(xué)處理膨潤土吸附染料能力，（2）比較處理后膨潤土與自然膨潤土吸附能力，（3）研究不同參數(shù)的影響，如溫度，濃度和接觸時間對吸附過程的影響。</p><p><b>　　材料與方法</b></p><p><b>　　材料</b></p><p>　　純粉膨潤土的資料可從Supp

10、ilco化工（英國）獲得如網(wǎng)目尺寸，平均粒徑，表面積和總該材料的陽離子交換容量等相關(guān)的具體數(shù)據(jù)。 亞甲基藍的粉末和蒸餾水用于溶液的制備。對于酸處理，用分析純硫酸（(Aldrich 公司，密爾沃基，威斯康星州，美國）來進行吸附過程中使用到的化學(xué)藥劑。這里的膨潤土作為自然的鵬潤土。</p><p><b>　　酸處理膨潤土</b></p><p>　　15g天然膨潤土用H

11、2SO4溶液在圓底燒瓶受到激活的回流后自然冷卻。然后膨潤土通過懸浮液的沉淀分離，用蒸餾水洗滌數(shù)次，放置在120℃的烤箱內(nèi)，直至干燥。在研磨碎之前，干燥后的膨潤土的團塊形式需要通過對樣品進行分析，通過網(wǎng)格為0.125mm的標準篩網(wǎng)進行篩分。</p><p><b>　　微波處理膨潤土</b></p><p>　　10g天然膨潤土樣品被放置在微波爐里加熱3小時，然后存放在

12、黑暗的封閉瓶內(nèi)存儲。</p><p><b>　　系列吸附試驗</b></p><p>　　在進行處理和未經(jīng)處理的膨潤土吸附試驗時，要確定執(zhí)行需要達到平衡和動力學(xué)模式的時間。這些溶液瓶子被放置在一個溫度控制振蕩器（GFL，漢諾威，德國），分別于進行震動預(yù)先確定的時間間隔。吸附劑由離心分離樣品（300g，10min），取上清液，分析了在一個610納米波長下的亞甲基藍的殘

13、留濃度（鋁等2003）測定。蒸餾水作為對照。另一組測試進行了研究對亞甲基藍吸附溫度的影響。為此，熱（微波）處理膨潤土作為吸附劑模型。在上述過程類似，但在這種情況下提到，采用低溶液濃度的亞甲基藍，在以60-1000mg/ L范圍內(nèi)。溫度控制的振動篩是用來攪拌確定所需的溫度，即25，30和40℃下的混合，在這種三情況下，直到?jīng)]有任何平衡振動，再停止實驗過程。</p><p><b>　　結(jié)果與討論</

14、b></p><p>　　吸附過程的動力學(xué)研究</p><p>　　自然膨潤土對亞甲基藍吸收受到接觸時間的影響。化學(xué)和熱處理膨潤土吸收初染料濃度已考慮使用100mg/l。結(jié)果（圖1）表明，所有三種類型從水溶液的膨潤土吸附亞甲基的能力。從圖1可以看出達到平衡需要時間不超過30min，雖然能確保這達成了平衡，進行實驗實際需要60min。微波處理的膨潤土吸附亞甲基的吸附最慢，酸處理膨潤土其

15、次，天然膨潤土更快。這種行為可歸因膨潤土微波對亞甲基的吸附是在高溫下發(fā)生的，因此，更大比例比酸處理膨潤土作為揮發(fā)性物質(zhì)被釋放了，因此創(chuàng)造更多的多孔。這三個測試數(shù)據(jù)表明，吸附劑的動力學(xué)在最初的染料濃度隨時間是由在邊界擴散，以及其余的曲線那里的吸附率減少了對內(nèi)部擴散的影響。該機制第一個是比較快的，隨后膨潤土擴散在染料毛孔和毛細孔的結(jié)構(gòu)上（班納吉等1997;麥凱等人1980年）。為了驗證這期間可能由不同的吸附劑吸附過程控制機制，下面的動力學(xué)模

16、型在實驗上的使用如圖1：</p><p>　　圖1亞甲藍膨潤土吸附動力學(xué)研究初始濃度100mg/l;膨潤土濃度5mg/l</p><p>　　Lagergren第一階模型：</p><p>　　其中k1——反應(yīng)速率常數(shù)，</p><p>　　qt——染料的吸附在時間t，</p><p><b>　　qe——平

17、衡時間。</b></p><p><b>　　第二階模型：</b></p><p>　　其中K2第二階的吸附速率常數(shù)。</p><p>　　韋伯和莫里斯內(nèi)擴散模型：</p><p>　　其中Kd——是內(nèi)擴散速率常數(shù)，</p><p>　　C——經(jīng)驗常數(shù)，如果c = 0，是內(nèi)擴散的速率控

18、制吸附速率。</p><p>　　本公式的有效的利用了上述線性對數(shù)檢查圖中（三種模式是qe - qt）的相對值，實驗數(shù)據(jù)表明了模型的適用性范圍。（未顯示的點）表明，這些地方的吸附動力學(xué)的三個吸附劑在這項工作中所使用的數(shù)據(jù)服從第二階模型。有人還發(fā)現(xiàn)，在顆粒內(nèi)擴散吸附的過程明顯，但它不是表1顯示的速控步驟。速率常數(shù)的二階模型的相關(guān)系數(shù)提供了膨潤土的應(yīng)用到這項工作考慮到的三種類型的動力學(xué)模型。</p>&

19、lt;p>　　表1 二階模型數(shù)據(jù)與其他模型的R2值不變</p><p>　　溫度影響：平衡等溫線</p><p>　　實驗分別測量等溫線處微波激活膨潤土在25，30和40℃對亞甲基藍的吸附。高溫導(dǎo)致了微波激活膨潤土對亞甲基藍的攝取量增加了（圖2）。這表明，膨潤土對亞甲基藍的吸附是吸熱過程。這種趨勢已經(jīng)有報道，有些作者在研究幾種吸附劑對染料和其他有機化合物的吸附時認為這些吸附往往是是

20、不同類型的（麥凱等人1980年，1982年;Nakhla等1994Asfour等1985年蓋爾1994年）。有人認為（麥凱等人1980），這種增加的可能性行為是由于在孔隙率隨著溫度的增加而增加。 Achife和Ibemesi（1989）還認為，隨著溫度的l高在活性位為吸附數(shù)量增加提供了可能性。微波處理的膨潤土對于亞甲基藍的吸附平衡等溫線，有著不同的溫度。實驗數(shù)據(jù)進行了很好的線性化形式，這符合Langmuir和Freundlich等溫線模

21、型的。它的線性化形式之一，Langmuir模型可表示為：</p><p>　　其中qe——對染料的平衡濃度吸附劑（mg/g）</p><p>　　圖2 膨潤土和微波活化膨潤土在不同溫度和亞甲基藍濃度時的吸收數(shù)據(jù)膨潤土濃度5mg/l</p><p>　　該Freundlich模型線性化形式通常表示為：</p><p>　　其中，kf——為符合F

22、reundlich常數(shù)相關(guān)的吸附能力</p><p>　　1 / n——其他符合Freundlich常數(shù)被稱為異質(zhì)性因素。</p><p>　　圖3為符合Langmuir吸附等溫線，不同溫度下微波處理的膨潤土對亞甲基藍的吸附，膨潤土濃度5mg/l</p><p>　　圖4符合Freundlich等溫線微波處理的膨潤土在不同溫度下對亞甲基藍的吸附膨潤土濃度5mg/l&

23、lt;/p><p>　　Langmuir和Freundlich的平衡等溫線實驗獲得的數(shù)據(jù)分別如圖3和4所示。這兩種數(shù)據(jù)擬合得很好，但是，Langmuir模型的數(shù)據(jù)顯示比Freundlich模型更具有說服力。微波處理的膨潤土在不同溫度下對亞甲基藍的吸附，最大的值從表2的Langmuir模型中下面給出，以及獲得最大吸附量和其他吸附劑相同時的溫度參數(shù)?？梢钥闯?，在不同溫度下的微波處理吸附劑吸附能力的工作發(fā)展的價值是遠遠高于

24、其他潛在吸附劑的。</p><p>　　表2吸附劑對亞甲基藍的潛在吸附容量</p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　　天然膨潤土，酸處理膨潤土和微波熱處理膨潤土對去除亞甲基藍的能力如下：微波處理的膨潤土>酸處理膨潤土>天然膨潤土。 Thekinetics研究表明，這三個吸附劑對亞甲基藍的吸附在30min時達到平衡

25、，在之后的觀察中并沒有發(fā)現(xiàn)繼續(xù)吸附亞甲藍溶液。第二階模型的結(jié)果有力的說明了他的結(jié)論的正確性。在對亞甲基藍的吸附的過程中存在顆粒擴散，但是顆粒擴散不能控制吸附的速率。熱處理膨潤土對亞甲基藍吸附的量隨著亞甲基藍濃度和吸收溫度的升高而升高。實驗數(shù)據(jù)模型符合隨后的Langmuir和Freundlich等溫線方，但Langmuir模型有更好的代表性。</p><p><b>　　參考文獻</b><

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