农作物秸秆基生物质炭的制备及其吸附性能研究

赵越

[中图分类号] X703 [文献标识码] B [文章编号] 1003-1650 （2014）11-0163-01

我国早期对污染防治并不重视，直到上世纪七八十年代才开始进行污水处理的相关事业，这使得我国污水处理事业具有起步晚、发展快的特点。在改革开放后的三十余年中，我国的污水处理事业有了长足进步。虽然如此，我国污水处理事业的发展还是难以平衡人口高速发展和快速的工业化以及城镇化带来的巨大压力，总体上来讲，我国的污水发展还处在初级阶段，仍有很多制约因素妨碍其发展[1-3]。亚甲基蓝（Methylene blue）作为一种阳离子染料，是典型的水溶性印染剂，在众多行业有广泛使用[4，5]。

处理亚甲基蓝印染废水的方法一般采用吸附法，但因为吸附剂的成本往往过于昂贵，无法满足大规模应用所需的条件。而我国是农业大国，每年有大量的农作物秸秆资源可以利用。据不完全统计，我国每年的秸秆资源量可以达到近9亿吨[6]，然而，如此庞大的秸秆资源并没有得到很好地利用。综合利用庞大的秸秆资源，已经成为我国建设新型农业计划不可或缺的一部分，秸秆可以作为造纸以及很多工业产品的原料，考虑到农作物秸秆的主要成分是纤维素，农作物秸秆经过处理后，可以成为优良的吸附剂[7]。

一、材料与方法

1.材料及试剂

向日葵秸秆（取自甘肃省榆中县附近农田）

无水乙醇（分析纯，（CH3CH2OH）/ %≥ 99.7）

氢氧化钾（KOH 含量不少于 82%）

亚甲基蓝（分析纯，含量： 99 % 以上）

浓盐酸（工业优等品，HCl ≈ 37 %）

氢氧化钠（分析纯，含量 96 % 以上）

2.生物质炭吸附剂的制备

生物质炭吸附剂的制备一般采用中低温限氧熔融炭化法[8]。取适量60目以上及60目以下生物质炭，放入编号陶瓷坩埚中压实，加盖，然后放入SX3 陶瓷纤维节能高温箱式电阻炉，设定好温度300℃，时间2小时，升温速率10 ℃/ min，开始炭化（炭化时观察到电阻炉升温速率并不稳定，而且稳定温度在298 ℃- 305℃ 之间浮动，考虑到该设备的精密程度和实验的实际需要，符合实验要求）。炭化完毕后，关闭电阻炉的电源，打开炉门，使其冷却至室温。待冷却完毕之后，取出已编号坩埚，按已记录编号分为60目以上60目以下，开盖，刮去生物质炭顶部灰分，分别装瓶，干燥避光常温下储放备用。

3.亚甲基蓝最大吸收波长的确定

测定方法采用控制变量法，令亚甲基蓝浓度不变，设定波长为未知量，测试其在T6 新世纪紫外可见分光光度计最大吸光度在何处出现，实验前，称量1g 亚甲基蓝药品，放入1L 容量瓶中配置成1000 mg /L 的标准溶液。然后分别在已编号的三个100 ml容量瓶中加入4 ml、2 ml、1 ml已配制标准溶液，分别稀释成40 mg /L、20 ml /L、10 mg /L亚甲基蓝溶液。然后分别用稀释管稀释10 倍放入T6新世纪紫外可见分光光度计测试，测试结果如下图：

由图1 可知，在不同浓度亚甲基蓝溶液中，其最大吸收波长均出现在662 nm 处，因此，后续试验应选择662 nm 处进行吸光度的测定。

4.亚甲基蓝吸光度标准曲线的绘制

分别取已配制1000 mg /L 标准溶液1 ml、2 ml、3 ml、4 ml、5 ml 放入已编号100 ml 容量瓶，分别稀释成10 ml /L、20 ml /L、30 ml /L、40 ml /L、50 ml /L溶液，然后分别用稀释管稀释10倍测量吸光度，然后分别取 2 ml 10 ml /L、20 ml /L、40 ml /L溶液放入已编号100 ml容量瓶，稀释50倍成为0.2 ml /L、0.4 ml /L、0.8 ml /L亚甲基蓝溶液测量吸光度。

二、结论

经活化向日葵秸秆生物质炭的吸附量约为280 mg /L（60目以上）和550 mg /L（60目以下），实验最佳条件基本确定为吸附剂质量为25 mg；吸附时间90 min；亚甲基蓝浓度800 mg /L；PH= 10。