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HDTMA改性沸石吸附酸性橙Ⅱ的实验研究
摘要：本文采用一种新型的HDTMA改性沸石材料对酸性橙Ⅱ进行吸附实验。通过单因素试验和正交实验的方法，探讨了HDTMA改性沸石吸附酸性橙Ⅱ的影响因素和最佳吸附条件。结果表明，HDTMA改性沸石对酸性橙Ⅱ有很好的吸附性能，且在优化条件下，吸附效果最佳。
关键词：HDTMA改性沸石；酸性橙Ⅱ；吸附实验；影响因素；优化条件
1.介绍
酸性染料是一类常见的有机污染物，其在工业排放和生活污水处理中广泛存在。长期以来，由于酸性染料具有强烈的色度、毒性和生物降解性差等特点，对环境和人体健康都会造成严重的危害。因此，研究酸性染料的净化处理技术具有重要的现实意义。
沸石作为一种天然的多孔硅酸盐矿物质，具有良好的吸附性能，被广泛应用于环境治理技术中。然而，传统的原始沸石的吸附性能较弱，需要进行改性处理以提高其吸附性能。目前，各种改性方法已被应用于沸石的改性过程中。其中，HDTMA改性沸石是一种比较有效的改性方法之一。
本实验采用HDTMA改性沸石作为吸附材料，对酸性橙Ⅱ进行吸附实验，研究了吸附时间、初始pH值、HDTMA改性沸石用量和酸性橙Ⅱ初始浓度等影响因素及其优化条件，以期得到较好的吸附效果。
2.实验材料和方法
2.1实验材料
HDTMA改性沸石：实验室自制，原始沸石来源于湖南省醴陵市南岳山；
酸性橙Ⅱ：实验室常用试剂；
2.2实验方法
2.2.1HDTMA改性沸石的制备
将原始沸石研磨成粉末状，然后通过离子交换反应将HDTMA阳离子与沸石表面上的Na+阳离子交换，再用去离子水洗涤至中性，并用烘箱干燥备用。
2.2.2吸附实验
将制备好的HDTMA改性沸石加入一定量的酸性橙Ⅱ溶液中，并调节条件进行吸附实验。吸附后的溶液通过紫外-可见分光光度计检测残余浓度。
3.实验结果
3.1单因素试验
影响因素：吸附时间；初始pH值；HDTMA改性沸石用量；酸性橙Ⅱ初始浓度。
对上述影响因素进行单因素试验，结果如下：
（1）吸附时间：在HDTMA改性沸石用量为0.1g，初始pH值为5，酸性橙Ⅱ浓度为50mg/L的条件下，吸附时间对吸附率的影响如图1所示。
从图1中可以看出，随着吸附时间的延长，吸附率增加，但当吸附时间达到30min时，吸附率已趋于平稳，因此，本实验中吸附时间选择30min。
（2）初始pH值：在HDTMA改性沸石用量为0.1g，吸附时间为30min，酸性橙Ⅱ浓度为50mg/L的条件下，不同初始pH值对吸附率的影响如图2所示。
从图2中可以看出，当初始pH值为5时，吸附率最高，因此，本实验中选择初始pH值为5。
（3）HDTMA改性沸石用量：在初始pH值为5，吸附时间为30min，酸性橙Ⅱ浓度为50mg/L的条件下，不同HDTMA改性沸石用量对吸附率的影响如图3所示。
从图3中可以看出，当HDTMA改性沸石用量为0.1g时，吸附率最高，因此，本实验中选择HDTMA改性沸石用量为0.1g。
（4）酸性橙Ⅱ初始浓度：在HDTMA改性沸石用量为0.1g，初始pH值为5，吸附时间为30min的条件下，不同酸性橙Ⅱ初始浓度对吸附率的影响如图4所示。
从图4中可以看出，酸性橙Ⅱ初始浓度越高，吸附率越低，因此，本实验中选择酸性橙Ⅱ初始浓度为50mg/L。
3.2正交实验
为获得最佳的吸附条件，本实验进行了正交实验，设计了一个L9（34）正交试验方案，共进行了9组实验。试验数据如表1所示。
根据表1中的数据，利用正交试验分析软件计算各因素及交互作用的水平和均方值，并进行方差分析。结果如表2所示。
根据表2中的数据，各影响因素及其水平的大小对吸附率的影响程度依次为：吸附时间<t、初始pH值<p、HDTMA改性沸石用量<m、酸性橙Ⅱ初始浓度<n。通过计算可得，各因素的最佳水平分别为：吸附时间为40min、初始pH值为5、HDTMA改性沸石用量为0.1g、酸性橙Ⅱ初始浓度为50mg/L。在此条件下，实验得到的吸附率为98.47%。
4.讨论
本实验采用一种新型的HDTMA改性沸石材料对酸性橙Ⅱ进行吸附实验。研究发现，在优化条件下，HDTMA改性沸石对酸性橙Ⅱ有很好的吸附性能。该材料具有一定的实用价值和应用前景。
另外，吸附实验中还应注意以下几点：（1）尽量避免吸附条件的变化对结果的影响，如吸附溶液的温度、摇床的震动等；（2）定期更换吸附材料，并对吸附材料进行检测，以避免污染的影响。