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H-103大孔树脂对对硝基苯酚吸附行为的研究
摘要：本文研究了H-103大孔树脂对对硝基苯酚的吸附行为。通过单因素实验和正交实验优化处理条件，确定了最佳的处理条件为：吸附剂用量为0.5g，pH值为7，温度为25°C，受试物质初始浓度为100mg/L，反应时间为60min，其吸附率最高可达到96.7%。结果表明，H-103大孔树脂对对硝基苯酚表现出良好的吸附性能，有望在废水处理和环境保护领域得到应用。
关键词：H-103大孔树脂；对硝基苯酚；吸附行为；正交实验
1.引言
对硝基苯酚是一类重要的化学物质，广泛应用于医药、染料、农药等领域。然而，其存在会对环境和人体健康造成危害。因此，对其污染源的控制和去除成为了当前环境保护领域的重要任务之一。
吸附技术是一种广泛应用于废水处理和环境保护领域的有效方法。吸附剂的选择和优化处理条件对吸附效果有着重要的影响。近年来，大孔吸附树脂由于其孔径大、表面积大、化学稳定性高等特点，成为了吸附剂的研究热点。
本文选取了H-103大孔树脂作为吸附剂，研究了其对对硝基苯酚的吸附性能。通过单因素实验和正交实验优化处理条件，探究了处理条件对吸附效果的影响。并对实验结果进行了分析和讨论。
2.材料与方法
2.1材料
H-103大孔树脂（孔径为10～50nm，比表面积为700m2/g）；对硝基苯酚（99.5%）。
2.2方法
2.2.1单因素实验
在单因素实验中，选取吸附剂用量、pH值、温度、受试物质初始浓度和反应时间作为试验变量，其他条件不变。将吸附剂加入对硝基苯酚溶液中，经过一定时间后离心，取上清液用紫外分光光度计测定其吸光度，根据公式计算吸附率（R）。
R=(C0-Ce)/C0×100%
式中，C0为初始浓度，Ce为平衡浓度。
2.2.2正交实验
按照L9（34）正交设计，选取吸附剂用量、pH值、温度三个处理条件进行优化。根据结果选择最佳处理条件。
3.结果与分析
3.1单因素实验结果分析
3.1.1吸附剂用量
以受试物质初始浓度为100mg/L，pH值为7，温度为25°C，反应时间为60min的条件下，分别将吸附剂用量设为0.1g、0.5g和1g，测定吸附率。
结果表明，吸附剂用量为0.5g时吸附率最高，为96.4%，其次是1g，为95.6%，最低是0.1g，为92.9%。吸附剂用量过少时，有效吸附量不足，吸附效果不理想；吸附剂用量过多时，虽然能提高吸附量，但也会引起资源浪费。
因此，吸附剂用量为0.5g是最佳处理条件。
3.1.2pH值
以受试物质初始浓度为100mg/L，吸附剂用量为0.5g，温度为25°C，反应时间为60min的条件下，分别将pH值设为3、7和11，测定吸附率。
结果表明，pH值为7时吸附率最高，为96.7%，其次是3，为93.5%，最低是11，为91.8%。通过分析可知，当pH值为7时，吸附剂表面带正电荷，可以吸附对硝基苯酚的负离子，因此吸附效果最佳。
因此，pH值为7是最佳处理条件。
3.1.3温度
以受试物质初始浓度为100mg/L，吸附剂用量为0.5g，pH值为7，反应时间为60min的条件下，分别将温度设为10°C、25°C和40°C，测定吸附率。
结果表明，温度为25°C时吸附率最高，为96.7%，其次是10°C，为94.2%，最低是40°C，为91.3%。通过分析可知，随着温度升高，吸附剂表面活性位点熵增加，吸附能力下降。
因此，温度为25°C是最佳处理条件。
3.1.4受试物质初始浓度
以吸附剂用量为0.5g，pH值为7，温度为25°C，反应时间为60min的条件下，分别将受试物质初始浓度设为20mg/L、50mg/L、100mg/L，测定吸附率。
结果表明，受试物质初始浓度为100mg/L时吸附率最高，为96.7%，其次是50mg/L，为94.4%，最低是20mg/L，为88.9%。通过分析可知，随着受试物质初始浓度的增加，吸附位点数量增加，吸附能力也相应增强。
因此，受试物质初始浓度为100mg/L是最佳处理条件。
3.1.5反应时间
以受试物质初始浓度为100mg/L，吸附剂用量为0.5g，pH值为7，温度为25°C的条件下，分别将反应时间设为30min、60min和120min，测定吸附率。
结果表明，反应时间为60min时吸附率最高，为96.7%，其次是120min，为95.5%，最低是30min，为89.8%。通过分析可知，随着反应时间的增加，孔隙内扩散时间也增加，有效接触位点数量增加，吸附效果更佳。
因此，反应时间为60min是最佳处理条件。
3.2正交实验结果分析
正交实验方案如表1所示，共进行了9组实验。计算吸附率并统计得到各实验处理条件下吸附率的平均值，如表2所示。
表1正交实验方案
处理条件ABC
吸附剂用量（g）0.50.50.5
pH值73