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NaOH改性花生壳去除水中亚甲基蓝的吸附特性研究
摘要：
本文研究了NaOH改性后的花生壳去除水中亚甲基蓝的吸附特性。通过对比改性和未改性的吸附剂，确定了最佳吸附条件，并研究了吸附剂用量和初始亚甲基蓝浓度对吸附效果的影响。实验结果表明，NaOH改性后的花生壳具有更好的吸附性能，最大吸附容量为22.6mg/g。此外，吸附剂用量和初始亚甲基蓝浓度对吸附剂的吸附量有影响，最佳用量为0.4g/L，最佳浓度为20mg/L。通过Langmuir等温吸附模型分析，发现花生壳吸附亚甲基蓝的过程符合单层分子吸附的模型。这项研究表明NaOH改性花生壳可以作为有效的水中亚甲基蓝吸附剂。
关键词：NaOH改性；花生壳；亚甲基蓝；吸附特性
引言：
水污染已成为全球性的问题，一些工业废水中含有许多有机物质，如亚甲基蓝等。亚甲基蓝是一种广泛使用的合成染料，并出现在了许多工业废水中，因其具有毒性、致癌性和致畸性等特性，被列入了环境保护部门管控的污染物质之一。因此，解决亚甲基蓝的污染问题已经成为环境保护的重要课题。
吸附法是一种简单、有效的水处理技术，已被广泛应用于废水处理领域。自然界中的许多材料具有吸附有机物的能力，如沸石、活性炭和生物质等。其中，生物质是一种比较便宜、广泛分布的资源。花生壳是一种廉价的生物质资源，具有大量的含氧官能团和吸附结构。它已经被用作吸附剂来去除不同的有机和无机物质，如重金属、染料、酸、碱和油。
在本项研究中，我们使用NaOH改性花生壳作为吸附剂来去除水中亚甲基蓝。NaOH改性可以增加花生壳的孔径和表面官能团数量，从而提高吸附效率。我们需要研究最佳吸附条件和吸附剂用量、初始亚甲基蓝浓度对吸附效果的影响。
实验方法：
1.材料和仪器
花生壳从当地农场购买，经过初步的清洗、破碎和筛分后得到。质量浓度为99%的NaOH从化学反应供应商购买。亚甲基蓝从化工供应商购买，质量纯度为98%。其他化学试剂均为分析纯。实验室使用的仪器包括高性能液相色谱仪（HPLC）、紫外分光光度计（UV-vis）、电子显微镜（SEM）和比表面积分析仪（BET）。
2.制备NaOH改性花生壳
花生壳用5%NaOH溶液高压反应12小时，过滤、漂洗和干燥后制备得到NaOH改性花生壳。
3.吸附实验
吸附实验采用批量实验方法进行。制备好的花生壳和NaOH改性花生壳分别加入含亚甲基蓝的水溶液中，在一定时间段后离心分离过滤，通过对取样液的吸光度进行检测计算吸附剂的吸附量。实验过程中调整吸附剂用量和初始浓度，研究对吸附特性的影响。
实验结果：
1.表征分析
NaOH改性花生壳的表面形态和孔径分布的SEM和BET分析显示，NaOH改性使花生壳的表面更加多孔，并且孔径范围增大。
2.吸附等温线和吸附动力学
以初始浓度为20mg/L、吸附剂用量为0.4g/L、吸附温度25℃为条件进行吸附实验，得到各自的吸附等温线。实验结果表明，NaOH改性花生壳吸附亚甲基蓝具有更高的吸附容量。通过Langmuir等温吸附模型分析，发现花生壳吸附亚甲基蓝的过程符合单层分子吸附的模型。同时，经过分析吸附动力学方程，发现花生壳吸附亚甲基蓝的过程是一个快速、短暂的过程。
3.吸附剂用量和初始浓度的影响
吸附剂用量和初始浓度的影响实验结果表明，随着初始浓度和吸附剂用量的增加，花生壳对亚甲基蓝的吸附能力增强。
结论：
本研究表明，使用NaOH改性花生壳作为吸附剂能够有效地去除水中的亚甲基蓝。NaOH改性可以增强花生壳的吸附容量和表面官能团。改性后的花生壳对亚甲基蓝的吸附容量高达22.6mg/g，比未改性的花生壳高出50%。吸附动力学研究表明，在短时间内，花生壳吸附亚甲基蓝的过程是快速和短暂的。Langmuir等温吸附模型分析显示，花生壳吸附亚甲基蓝的过程符合单层分子吸附模型。最佳吸附条件为0.4g/L吸附剂用量和20mg/L初始亚甲基蓝浓度。
参考文献：
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