CTAB修饰的沉积物对对甲酚的吸附研究

王佳慧，朱紫悠，于海洋，任柏年

（上海工程技术大学，上海200000）

CTAB修饰的沉积物对对甲酚的吸附研究

王佳慧，朱紫悠，于海洋，任柏年

（上海工程技术大学，上海200000）

酚类化合物为一种水污染源，对人类和水体生物有毒害。因此，研究水体中沉积物对酚类化合物的吸附作用有着极其重要的意义。基于此，开展试验初步探讨pH、有机质含量和不同离子对CTAB修饰的沉积物对对甲酚的吸附影响。结果表明：对甲酚在2种CTAB修饰后的沉积物上的吸附量随着对甲酚浓度的升高逐渐减小，100m g/L时吸附量达到平衡状态；在试验范围内，这两种沉积物对于对甲酚在20h时吸附效果较好；在酸性和中性环境中，对甲酚在2种CTAB修饰后的沉积物上的吸附量几乎不变，碱性环境下吸附量较大；存在的环境中，CTAB修饰后的沉积物对于对甲酚的吸附效果影响较小，、、和不利于吸附；有机质含量高的吸附剂吸附效果更好。

吸附；沉积物；CTAB；对甲酚

酚类化合物用途广泛，其作为有机化学工业的基本原料，广泛存在于自然界中［1］。其中，对甲酚是生产抗氧剂、增塑剂、医用消毒剂、燃料、香料、固化剂和荧光增白剂等产品的主要原材料［2］。

采用有效的方法对酚类化合物的废水进行处理是近年来环境研究者关注的焦点之一。常用吸附剂主要有活性炭、活性氧化铝、硅藻土、沸石等［3］。有文献［1］指出酚类污染物在水体沉积物上具有一定的吸附能力，被吸附后的污染物降低了其移动性能和生理毒性。CTAB（十六烷基三甲基溴化铵）为阳离子表面活性剂，有利于河底沉积物对酚类化合物的吸附效果。

本试验进行经表面活性剂修饰后的沉积物对酚类化合物的吸附研究，为日后水污染处理提供有效帮助。

1 试验部分

1.1 主要仪器

UV5100型紫外可见分光光度计（上海元析仪器有限公司）；PHS-25数显酸度计（上海仪电科学仪器股份有限公司）；AL104电子天平（梅特勒-托列上海有限公司）；DZF-6050真空干燥箱（上海齐欣科学仪器有限公司）；石英比色皿；0.45μm针头式滤器；其他实验室常规玻璃仪器。

1. 2 主要试剂

对甲酚（99%）；对甲酚标准储备液，标准称取1.000g对甲酚，用蒸馏水溶解后于1 000mL的容量瓶中定容，得到浓度为1 000mg/L的对甲酚标准溶液；十六烷基三甲基溴化铵（分析纯，上海展云化工有限公司）；碳酸氢钠（上海凌峰化学试剂有限公司）；无水碳酸钠（上海凌峰化学试剂有限公司）；无水硫酸钠（中国国药上海化学试剂公司）；磷酸二氢钠（国药集团化学试剂有限公司）；氯化钠（国药集团化学试剂有限公司）。

1.3 样品处理

试验沉积物样品采自上海工程技术大学校园内同一河流中靠近图书馆旁和教学楼旁处。沉积物中有机质的含量用重铬酸钾氧化法测定，测定结果如表1所示。

表1 沉积物样品采集与有机质测定

样品经表面活性剂对样品的修饰，准确称取5g沉积物和0.5gCTAB于烧杯中，加入200mL蒸馏水用搅拌机搅拌3h后烘干。

1.4 标准曲线的绘制

准确量取对甲酚标准储备溶液100.00mL于1 000mL容量瓶中，用水稀释至刻度，配制成浓度1 00mg/L的对甲酚标准中间溶液。吸取100mg/L的对甲酚标准中间溶液25、50、125、250mL和375mL分别置于500mL容量瓶中，用蒸馏水定容，其浓度分别为5.00、10.00、25.00、50.00 mg/L和75.00mg/L。然后依次用紫外分光光度计于278nm波长处测定各溶液的吸光度，根据吸光度与浓度的关系绘制标准曲线。

1.5 吸附平衡试验

1.5.1 吸附平衡曲线

采用振荡平衡法进行吸附试验。分别称取0.04gCTAB修饰后的沉积物各7份，其中6份加入对甲酚标准系列溶液40mL，恒温振荡至平衡，过滤后用紫外可见分光光度计在波长278nm处测定其吸光度，计算吸附平衡溶液中对甲酚的浓度。同时做空白试验，扣除沉积物中其他酚类化合物对吸附的影响，根据起始浓度与平衡浓度之差，计算吸附量，绘制吸附平衡曲线。

1.5.2 吸附平衡时间的测定

准确称取0.04gCTAB修饰后的沉积物6份，向每份样品中各加入100mg/L的对甲酚溶液40mL，放入摇床中振荡，分别在振荡2、6、10、14、20h和26h后，用0.45μm滤膜过滤，用紫外可见分光光度计在波长278nm处测定其吸光度。对应每个时间同时做空白试验，扣除空白值计算其平衡浓度。

1.5.3 pH对吸附的影响

准确称取0.04gCTAB修饰后的沉积物8份，用pH计调浓度为100mg/L的对甲酚溶液40mL，使pH分别为3.00、4.00、5.00、6.00、7.00、8.00、9.00和10.00。每个pH分别作平行样，且同时做空白试验。

1.5.4 离子对吸附的影响

准确称取0.04gCTAB修饰后的沉积物5份，以钠盐负离子浓度在溶液中0.5mmol/L的含量称取相应的碳酸氢钠、无水碳酸钠、无水硫酸钠、磷酸二氢钠和氯化钠后分别加入。向每份样品中加入浓度为100mg/L的对甲酚溶液40mL，每种钠盐分别作平行样，且同时做空白试验。

2 试验结果与讨论

2.1 平衡溶液中对甲酚测定方法的选择

采用紫外分光光度法测定对甲酚浓度，同时做空白试验，以扣除沉积物中其他物质对吸附的影响。

2.2 对甲酚标准曲线及线性回归方程

根据“1.4标准曲线的绘制”方法，以对甲酚浓度为横坐标，吸光度值为纵坐标绘制标准曲线，并对标准曲线进行线性回归，得回归方程A=0.014 0c+ 0.020 3，相关系数r=0.999 4。

2.3 对甲酚在表面活性剂修饰沉积物上的吸附平衡曲线

按“1.5.1吸附平衡曲线”方法测得不同浓度时吸附平衡溶液的吸光度，根据标准曲线回归方程计算得到吸附平衡溶液中对甲酚的浓度（c）为横坐标，再计算出相应的平衡吸附量（Q）为纵坐标，得到对甲酚的吸附平衡时间曲线，如图1所示。

图1 吸附平衡曲线

从图1中可以看出，吸附量随着对甲酚浓度的升高而逐渐减小，在100mg/L时吸附量达到平衡状态。

2.4 对甲酚在表面活性剂修饰沉积物上的吸附平衡时间

按“1.5.2吸附平衡时间的测定”方法测得不同时间吸附平衡溶液的吸光度，根据标准曲线回归方程计算得到吸附平衡溶液中对甲酚的浓度，再计算出相应的平衡吸附量（Q）为纵坐标，吸附时间（T）为横坐标作图，得到对甲酚的吸附平衡时间曲线，如图2所示。

图2 吸附平衡时间曲线

从图2中可以看出，在试验范围内，对甲酚在CTAB修饰后的沉积物上的吸附量在2～10h内基本不变，10h后开始减小，14h后又增加，吸附量在20h达到最大值。其原因可能是由于疏水作用，表面活性剂的憎水基相互靠拢和聚集形成了胶束，所以胶束向外的亲水基带正电荷与带负电的吸附质因静电作用相互吸引，随着时间增加，相互靠拢的憎水基因不稳定而分离开。

2.5 对甲酚在表面活性剂修饰沉积物上的吸附影响因素

2.5.1 pH对吸附的影响

图3显示，在所测pH值范围内的酸性和中性环境中，对甲酚在2种CTAB修饰后的沉积物上的吸附量几乎不变，在碱性环境下吸附量较大。这是由于在酸性和中性环境中CTAB较稳定，在碱性环境中，CTAB电离带正电荷而与吸附质产生静电吸引作用，使得吸附量增加。由此可见，在碱性环境的水体中吸附效果更好。

图3 pH对吸附的影响

2.5.2 离子对吸附的影响

图4 pH对吸附的影响

中，沉积物对于对甲酚的吸附效果影响较小，CTAB 在CO32-形成的碱性环境中而电离，与pH的影响相一致。

2.5.3 有机质对吸附的影响

酚类在河流沉积物中被吸附，他们在沉积物和水中的分配系数与沉积物的有机质含量呈正相关［1］。本试验中2个采样点的有机质含量如表1所示，从图1可以看出有机质含量高有利于吸附。

3 结论

（1）对甲酚在2种CTAB修饰后的沉积物上的吸附量，随着对甲酚浓度的升高逐渐减小，在100mg/L时吸附量达到平衡状态。

（2）在试验范围内，这两种沉积物对于对甲酚在20h时吸附效果较好。

（3）在酸性和中性环境中，对甲酚在2种CTAB修饰后的沉积物上的吸附量几乎不变，在碱性环境下吸附量较大。

（5）有机质含量高的吸附剂吸附效果更好。

[1]李改枝,赵慧,张强,等.酚类化合物在水环境中的污染、吸附及降解[J].内蒙古石油化工,2001,27(2):39-40.

[2]武海涛.间甲酚与对甲酚的吸附分离精制[D].太原:太原理工大学,2015.

[3]鄢瑛,张会平.活性炭对对甲酚的吸附性能研究[A].2012年全国活性炭学术研讨会论文集,2012:129-133.

[4]吴志坚,刘海宁,张慧芳,等.离子强度对吸附影响机理的研究进展[J].环境化学,2010,29(6):997-1003.

Study on the Adsorption of P-cresol on CTAB Modified Sediment

Wang Jia-hui, Zhu Zi-you, Yu Hai-yang,RenBai-nian
(Shanghai University of Engineering Science, Shanghai 200000)

China's water pollution is serious, phenolic compounds as one of the sources of pollution, are toxic to humans and aquatic organisms. Therefore, it is of great significance to study the adsorption of phenolic compounds on sediments of lake water. Based on this, the experiment to study the pH, sediment organic matter content and different ion of CTAB modified to p-cresol adsorption effect was carried out. The results showed that two kinds of CTAB modified sediment adsorption amount decreased with increasing concentration of cresol, when concentration of cresol was 100 mg/L, the adsorption capacity reached an equilibrium state; In the test range, the two sediments for p-cresol in 20h adsorption effected better, in acidic and neutral environment, p-cresol in two kinds of CTAB modified sediment adsorption capacity was almost the same, alkaline environment adsorption capacity was bigger; CO32-in the presence of the environment, CTAB modified sediment for p-cresol adsorption effect was smaller, Cl-、HCO3-、SO42-and H2PO4-were not conducive to adsorption; The adsorbent with high content of organic matter has better adsorption effect.

Adsorption; Sediment; CTAB; Paracresol

2096-0387（2016）04-0047-03

TQ028.2

A

王佳慧（1996-），女，安徽芜湖人，本科，研究方向：含酚废水中酚类物质的去除，吸附剂中有机质多少对吸附效果的影响。