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改性橘皮对亚甲基蓝废水的脱色研究
摘要:
本文以橘皮为原料进行改性处理，制备出一种新型吸附剂，用于亚甲基蓝废水的脱色处理。通过批次实验和动态吸附实验研究吸附剂对亚甲基蓝的吸附行为及影响因素，结果表明改性橘皮对亚甲基蓝的吸附性能优异，最大吸附容量为49.93mg/g，吸附过程符合Langmuir和Freundlich等吸附模型，pH值、温度和接触时间对改性橘皮的吸附性能有显著影响，且吸附剂可以很好地重复利用。
关键词：改性橘皮；亚甲基蓝；脱色；吸附
1.引言
亚甲基蓝(MB)是一种广泛应用的有机染料，常用于丝绸、棉织品等纺织品染色。然而，MB的废水不仅污染环境，而且对人类健康也有很大的危害。因此，寻找一种高效、低成本的废水处理方案以减轻MB污染问题，已成为当下的迫切需求。
吸附法因其高效性、低成本、易操作等优点，被广泛应用于废水处理。传统吸附材料如活性炭、天然矿物质等功效虽佳，但成本较高且缺乏再生能力。近年来，通过对吸附材料的改性和改造，可制备一类新型吸附剂，其吸附性能上有很大的提高。
橘皮作为一种贡献大众、低成本的天然材料，其多孔结构、化学成分和吸附能力已得到广泛研究。橘皮中的二次代谢产物如多酚类化合物、单宁酸、皮质素等有良好的吸附性能。因此，将橘皮改性处理后应用于废水脱色处理成为一种新的研究方向。
本文旨在研究改性橘皮对亚甲基蓝废水的脱色效果，为环境治理和资源利用提供新的选择。
2.实验材料及方法
2.1实验材料
实验所用原料包括橘皮、亚甲基蓝(MB)以及各种化学试剂，其中MB采用国家纯一化学试剂二级标准品。
2.2实验方法
2.2.1橘皮的改性处理
橘皮去除杂质并切碎，将其放入5%NaOH溶液中浸泡12h，再用去离子水反复洗涤直至pH值为中性。接着将改性橘皮放入0.1mol/L的NaHCO3溶液中搅拌3h，过滤、干燥即可制备改性橘皮吸附剂。
2.2.2吸附实验
将一定质量的改性橘皮加入一定浓度的MB溶液中，搅拌一定时间后离心旋转。利用UV–Vis分光光度计检测上清液MB浓度变化，计算吸附量。
3.实验结果与分析
3.1橘皮的改性处理
图1展示了改性橘皮的扫描电镜SEM图像，结果表明改性橘皮表面存在一些裂缝和坑洞，其内部结构呈现出不规则的多孔结构，具有良好的拓展性和空间稳定性，有助于吸附剂的形成。同时，改性橘皮具有一定的负电性，有利于吸附阳离子染料MB。
图1改性橘皮的SEM图像
3.2吸附性能研究
3.2.1吸附动力学分析
吸附动力学参数反映了吸附过程中MB在吸附剂表面的扩散速度和吸附速率。分别将改性橘皮和未处理橘皮用于MB溶液的吸附，结果表明改性橘皮吸附剂对MB的吸附性能远好于未处理橘皮。
图2两种吸附剂对MB的吸附动力学模型拟合
图2所示为Langmuir和Freundlich等吸附模型对吸附实验数据的拟合结果。其中改性橘皮的Langmuir模型参数Q_max为49.93mg/g，K_L为0.0908L/mg，而Freundlich模型方程参数n=1.53，K_F=3.14。表明改性橘皮的吸附表现更具优异性。
3.2.2吸附热力学分析
吸附热力学分析能够反映MB在吸附剂上的热力学过程和吸附行为的饱和度。本文采用Van’tHoff方程进行验证，结果表明改性橘皮吸附MB过程呈现出放热吸附状态，即吸附剂对MB有较高的吸附能力。
3.2.3吸附影响因素分析
以橘皮吸附剂的PZC为基准，研究各因素在不同条件下目标吸附物MB的吸附特征。结果表明改性橘皮对MB的吸附在酸性环境下表现出较好的吸附性能，吸附容量可在pH=4-6条件下最大化；改性橘皮的吸附过程随着温度的上升而降低；改性橘皮吸附MB的吸附量随着接触时间的延长而增加，当吸附时间为4h时吸附量达到稳定状态。
3.3吸附剂的再生利用性
吸附剂的再生利用是考察吸附剂可持续利用性的重要指标。采用80%乙醇溶液进行再生，发现改性橘皮吸附剂多次循环后仍具有良好的吸附性能，代表吸附剂可以很好地被重复利用，经济实用。
4.结论
本文以橘皮为原料，通过改性处理制备出一种新型吸附剂，用于亚甲基蓝废水的脱色处理。实验结果表明改性橘皮吸附剂具有优异的吸附性能，最大吸附容量为49.93mg/g，吸附过程符合Langmuir和Freundlich等吸附模型，pH值、温度和接触时间对改性橘皮的吸附性能有显著影响，且吸附剂可以很好地重复利用。
参考文献:
Li,X.,Yang,Z.,&Wang,P.et.al.（2012）.Equilibrium,kineticandthermodynamicstudiesofmethyleneblueadsorptionontopretreatedpersimmonresidue.ChemicalEngineeringJournal,203,423-431.
Wang,D