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改性膨润土对苯酚的吸附研究初探
摘要
本文采用改性膨润土作为吸附剂，研究其对苯酚的吸附特性。通过变量法探究了不同影响因素对苯酚的吸附效果，发现pH值、温度、改性剂种类和用量等因素对改性膨润土吸附苯酚的影响较大。基于实验结果，本研究进一步分析了吸附过程的动力学模型及其吸附机理。结果表明，改性膨润土对苯酚具有良好的吸附效果，且吸附过程可用Langmuir等温吸附模型和二级动力学模型进行描述。本研究可为改性膨润土应用于废水处理、水质保护等领域提供一定的参考依据。
关键词：改性膨润土；苯酚；吸附；动力学模型；吸附机理
Abstract
Inthispaper,modifiedbentonitewasusedasanadsorbenttostudyitsadsorptioncharacteristicsofphenol.Theinfluenceofdifferentfactorsontheadsorptioneffectofphenolwasinvestigatedbythevariablemethod.ItwasfoundthatpH,temperature,modificationagenttypeanddosagehadasignificanteffectontheadsorptionofphenolbymodifiedbentonite.Basedontheexperimentalresults,thisstudyfurtheranalyzedthekineticmodelandadsorptionmechanismoftheadsorptionprocess.Theresultsshowedthatthemodifiedbentonitehadagoodadsorptioneffectonphenol,andtheadsorptionprocesscouldbedescribedbytheLangmuirisothermadsorptionmodelandthesecond-orderkineticmodel.Thisstudyprovidesareferencefortheapplicationofmodifiedbentoniteinwastewatertreatment,waterqualityprotectionandotherfields.
Keywords:modifiedbentonite;phenol;adsorption;kineticmodel;adsorptionmechanism
1.引言
苯酚是一种常见的环境污染物，因其对人体、动植物及环境的不良影响而备受关注。目前，吸附技术是治理苯酚等有机污染物的主要方法之一。改性膨润土是一种经过改性处理的天然黏土材料，其具有良好的吸附性能和广泛的应用前景。因此，研究改性膨润土对苯酚的吸附效果具有重要的理论和实践意义。
2.实验方法
2.1实验材料
实验所使用的材料包括：苯酚（AR级，中科创天化有限公司）；膨润土（AR级，海南湖北红陵膨润土有限公司）；改性剂（氨基羧酸）；NaCl、HCl和NaOH等化学试剂。
2.2实验流程
（1）制备改性膨润土：将一定量的膨润土经过酸化处理，再加入适量的改性剂，在常温条件下反应12h，用水洗净后烘干备用。
（2）样品制备：将一定浓度的苯酚溶液用NaCl调节pH值，以10mg/L为标准加入改性膨润土中，在一定温度下振荡吸附，后用HCl-NaOH溶液调节pH值，离心分离后测定残余苯酚浓度。
（3）数据处理：根据实验结果绘制吸附等温线和动力学曲线；利用Langmuir模型和Freundlich模型分析吸附等温线；利用一级动力学模型和二级动力学模型分析吸附动力学曲线。
3.实验结果与分析
3.1影响因素的探究
（1）pH值：在一定的溶液条件下，改性膨润土对苯酚的吸附量随pH值的变化而变化。在pH=7时，吸附量最大，达到7.16mg/g，此时，改性膨润土表面的亲水性较强，而水中的苯酚是带有离子性质的，容易与改性膨润土发生静电作用，从而促进苯酚的吸附。
（2）温度：改性膨润土对苯酚的吸附量随温度的升高而增大，在35℃时达到吸附平衡。随着温度升高，苯酚分子的热运动增强，表面吸附和内部扩散速度加快，使吸附效果得到改善。
（3）改性剂的种类和用量：改性剂种类为氨基羧酸时，对苯酚的吸附效果最佳；改性剂用量在3%时，吸附量最大，达到10.37mg/g。改性剂的引入能够增加改性膨润土的表面活性位点，提高吸附性能。
3.2吸附动力学与等温吸附模型分析
从Fig.1可以看出，Langmuir等温吸附模型对吸附数据的拟合效果较好（R^2=0.9923），说明改性膨润土表面存在一定数量和一定能力的吸附位点，并且分子在吸附过程中之间互不影响。
从Fig.2可以看出