有机改性蒙脱土对氧化乐果的吸附

1、有机改性蒙脱土对氧化乐果的吸附 有机改性膨润土在有机磷农药废水处理中的应用研究 杨性坤，岳闪闪，尚成江 （信阳师范学院 化学化工学院，河南 信阳 464000） 摘 要：以钙基膨润土为原料，经提纯钠化后用十二烷基三甲基溴化铵（DTAB）进行有机改性，制得有机膨润土。采用批量平衡实验，研究了阳离子表面活性剂DTAB改性的有机膨润土及厡土对有机磷农药氧化乐果的吸附性能，并考察了pH、温度、吸附时间以及有机蒙脱土的用量对吸附的影响。结果表明，改性膨润土对水中氧化乐果的去除能力优于厡土，对50mL浓度为0.8g/L的氧化乐果溶液，在pH值为3.0、温度25、吸附时间30min、有机膨润土的加入量10g

2、/L.条件下，对氧化乐果的去除率可达80.6%。 关键词：有机膨润土；十二烷基三甲基溴化铵；吸附；去除率 Study on the Sorption of Omethoate from Water by Organobentonite YANG Xing-kun ,YUE Shan-shan,SHANG Cheng-jiang (College of Chemical Engineering,Xinyang Normal University,Xinyang 464000,China) Abstract: DTAB-bentonite was synthesized by inserting

3、dodecyltrimenthylammonium bromide(DTAB) into the interlayer of bentonite mineral that had been purified and Na-modified. The sorption of organophosphorus pesticide omethoate by natural and DTAB modified bentonite was investigated using a batch equilibrium technique, and the effect of pH, temperature

4、, contact time and dosage of modified bentonite were also observed. The results show that the sorption capacity of those modified to remove omethoate from aqueous solution seems to be more effective than unmodified sample, the omethoate removal rate reached 80.6% at a omethoate concentration of 0.8g

5、/L in the water under the conditions of pH value 3.0, contact temperature of 25, contact time of 30min, and dosage of modified bentonite of10g/L. Keywords:organobentonite;DTAB; adsorption; removal rate 引言 农药的使用促进了农业的增产增收，同时也对地下水及地表水造成污染，破坏了生态平衡，严重影响人类的健康和生存。因此，研究农药废水的治理有着重要意义。膨润土中主要矿物成分是蒙脱石，具有较强的亲水特

6、性和吸附性能，但对水溶液中的有机物的吸附能力较差1。经改性后制得的有机膨润土对水中非离子有机物吸附能力显著增强，且随着改性剂碳链的增长而显著增加2-6。朱利中等7-9比较深入地研究了各种有机膨润土吸附水中非极性、弱极性、强极性及离子型有机污染物的性能、机理和规律。也有有学者研究了改性膨润土对不同农药的吸附特性及其去除效果10-11。本文研究了以DTAB改性制得的有机膨润土对氧化乐果的吸附性能，确立了吸附最佳工艺条件。 1 材料与方法 1.1仪器与实验材料 主要实验仪器：D8/Advance型多晶X-射线衍射仪，德国Bruker公司；立鹤牌电热恒温干燥箱，山东潍坊医药集团股份有限公司医疗器械厂；

7、KM快速研磨机，湘潭湘仪仪器有限公司；8411电动振筛机，湘潭湘仪仪器有限公司；FA2004电子天平，上海上平仪器公司；D2KW-4电子恒温水浴锅， 1 北京中兴伟业仪器有限公司；SHZ-D()循环水式真空泵，巩义市予华仪器有限公司；UV-754 分光光度计；JJ-1电动搅拌器，江苏金坛市中大仪器厂；SHA-BA型双功能水浴振荡器，上海比郎仪器有限公司；TGL-16G台式离心机，上海安亭科学仪器厂；电子pH计。 原料及试剂：钙基膨润土，工业品，信阳上天梯矿产；DTAB，分析纯，天津市光复精细化工研究所，98.0%；市售氧化乐果乳液（上海宜邦生物工程有限公司生产，有效成分40%）；所用其他试剂均

8、为分析纯。 1.2 膨润土的提纯与钠化 信阳上天梯矿产钙基膨润土蒙脱石的含量一般在55%65%之间，若要精加工使用，必须对其进行分离提纯，分离和提纯的方法主要有湿法和干法两类，鉴于信阳膨润土品味较低，以用湿法提纯较为合适。提纯方法为：小于100目矿粉制浆（10%20%）沉淀（弃去残渣）悬浮液离心分离高纯度浆液（弃去细渣）过滤滤饼（70%循环水利用）烘干破碎精土12。 采用悬浮液法对膨润土进行钠化改型，钠化方法为：180目精土制浆（10%）加入钠化改性剂Na2CO3（4%）75恒温水浴搅拌3h抽滤105烘干粉碎过180目筛钠土。此条件下所制得的钠基膨润土膨胀容为25.6mL/g，与原土膨胀容5.

9、5 mL/g相比，有了明显的提高。 1.3 有机膨润土的制备 取5.0g钠化膨润土于250mL锥形瓶中，加入100mL去离子水，静置3h，充分搅拌，制成5%的悬浮液，加入DTAB水溶解，再将其pH调整为7，在75水浴中恒温搅拌（速率为500r/min）反应3h后，静置后抽滤，用去离子水冲洗至无Br-检出（用w(AgNO3)=0.1的水溶液检测），于105下干燥，研磨过180目筛，即得有机改性膨润土，装瓶待用13。 1.4 分析方法 采用紫外-可见分光光度法，以吸光度为参量，对吸附农药前后膨润土的吸光度进行实验测定，测定时选用的波长为210nm14。用D8/Advance型多晶X-射线衍射仪对改

10、性前后的膨润土进行X射线衍射分析。 1.5 吸附性能实验 在250mL三角瓶中，加入50mL一定浓度的氧化乐果溶液，再加入一定量厡土和DTAB膨润土，在25恒温振荡30min，然后离心，过滤，用紫外-可见分光光度计，在210nm处测水中剩余氧化乐果的吸光度，根据水中氧化乐果的初始浓度和平衡浓度，计算出DTAB膨润土对水中氧化乐果的去除率。 2 结果与讨论 2.1 改性膨润土用量对吸附性能的影响 分别称取0.1g、0.3g、0.5g、0.7g、0.9g、1.1g改性膨润土与原土于试管中，各加入4g/L的氧化乐果溶液50mL，调节pH为7，恒温水浴温度25，分别搅拌0.5h，然后取上层清夜离心15

11、min，过滤，用紫外-可见分光光度计测定改性膨润土与原土吸附后溶液中剩余氧化乐果的吸光度。研究有机改性膨润土用量对水中氧化乐果去除率的影响。结果如图1所示。 2 去除率/% 图1 有机蒙脱土投加量对氧化乐果去除率的影响 Fig.1 Effect of OMMT conten on removal rate to omethoate 由图1可以看出，在相同的条件下改性膨润土对氧化乐果的去除率明显优于厡土，并且氧化乐果的去除率随着厡土和改性膨润土投加量的增加而变大，当加入量为0.5g时，氧化乐果的去除率已基本接近恒定，继续增加投加量吸附效果基本保持不变，考虑实际应用的经济性，选择改性膨润土适宜的加

12、入量为0.5g。 2.2 溶液pH对改性膨润土吸附性能的影响 称取0.5g有机改性膨润土与原土各6份于试管中，分别加入0.8g/L的氧化乐果溶液50mL，设定恒温水浴温度25，依次在pH为1、2、3、5、7、9的条件下，搅拌0.5h，然后取上层清夜离心15min，过滤，用紫外-可见分光光度计测定改性膨润土与原土吸附后溶液中剩余氧化乐果的吸光度。研究溶液pH对水中氧化乐果去除率的影响。结果如图2所示。 去除率/% 图2 溶液pH对氧化乐果去除率的影响 Fig.2 Effect of pH value on removal rate to omethoate 由图2可知，在相同的条件下改性膨润土对

13、氧化乐果的去除率明显优于厡土，并且在酸性范围内改性膨润土对氧化乐果的去除率随着溶液pH的增加而增大，在碱性范围内又随pH的增加而降低，因此选择适宜的溶液pH为中性。 2.3温度对改性膨润土吸附性能的影响 称取0.5g改性膨润土与厡土各6份于试管中，分别加入0.8g/L的氧化乐果溶液50mL，调节溶液pH为7，分别设定恒温水浴温度20、25、30、35、45、55，搅拌0.5h，然后取上层清 3 脱除率膨润土投加量/gpH 夜离心15min，过滤，用紫外-可见分光光度计测定改性膨润土与原土吸附后溶液中剩余氧化乐果的吸光度。研究温度对水中氧化乐果去除率的影响。结果如图3所示。 去除率/%T/ 图3

14、温度对氧化乐果去除率的影响 Fig.3 Effect of temperature on removal rate to omethoate 图3表明，在相同的条件下改性膨润土对氧化乐果的去除率明显优于厡土，并且随着温度的升高改性膨润土对氧化乐果的去除率呈下降趋势，低温有利于提高改性膨润土的吸附性能，但考虑到实际设备条件的限制，温度不宜选择太低，因此选择适宜的温度条件为室温25。 2.4 有机磷废水浓度对改性膨润土吸附性能的影响 称取0.5g改性膨润土与厡土各6份于试管中，分别依次加入0.4g/L、0.8g/L、1.2g/L、1.6g/L、2.0g/L、2.4g/L氧化乐果农药溶液50mL，调

15、节溶液pH分别为7，设定恒温水浴温度为25，搅拌0.5h，然后取上层清夜离心15min，过滤，用紫外-可见分光光度计测定改性膨润土与原土吸附后溶液中剩余氧化乐果的吸光度。研究有机磷废水浓度对水中氧化乐果去除率的影响。结果如图4所示。 去除率/%-1有机磷废水浓度/g.L 图4有机磷废水浓度对氧化乐果去除率的影响 Fig.4 Effect of organophosphorus wastewater concentration on removal rate to omethoate 图4显示，在相同的条件下改性膨润土对氧化乐果的去除率明显优于厡土，在试验范围内随着氧化乐果溶液初始浓度的增大，改

16、性膨润土对氧化乐果的去除率呈下降趋势。 2.5 吸附时间对改性膨润土吸附性能的影响 称取0.5g改性膨润土与厡土各6份于试管中，分别加入0.8g/L的氧化乐果溶液50mL，调节溶 4 液pH为7，设定恒温水浴温度为25，分别振荡吸附10min、20min、30min、60min、90min、120min，然后取上层清夜离心15min，过滤，用紫外-可见分光光度计测定改性膨润土与原土吸附后溶液中剩余氧化乐果的吸光度。研究吸附时间对水中氧化乐果去除率的影响，确定改性膨润土吸附氧化乐果的最佳时间。结果如图5所示。 去除率/%吸附时间/min 图5 吸附时间对氧化乐果去除率的影响 Fig.5 Effe

17、ct of adsorption time on removal rate to omethoate 由图5看出，在相同的条件下改性膨润土对氧化乐果的去除率明显优于厡土，振荡30min后，改性膨润土对氧化乐果的吸附基本上达到平衡，甚至稍有降低，因此，选择吸附时间以30min为宜。 3 结论 膨润土经DTAB改性后对氧化乐果的吸附性能大幅度提高。DTAB改性膨润土对水中氧化乐果吸附的优化工艺条件为：对50mL质量浓度为0.8 g/L的氧化乐果溶液，改性膨润土投加量为0.5g，溶液pH为7.0，吸附温度25，振荡吸附时间为30min，对水中氧化乐果的去除率可达80.6%。 参考文献： 1 曹明礼,

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