外文翻譯(中文)藍(lán)色膨潤(rùn)土經(jīng)微波和酸處理后作為吸附劑從模擬染料廢水吸附甲基藍(lán)

1、<p><b>　　中文3367字</b></p><p>　　Bull Eng Geol Env (2007) 66: 53–58</p><p>　　DOI 10.1007/s10064-006-0054-1</p><p>　　藍(lán)色膨潤(rùn)土經(jīng)微波和酸處理后作為吸附劑從模擬染料廢水吸附甲基藍(lán)</p><p>

2、　　F. Banat S. Al-Asheh S. Al-Anbar S. Al-Refaie</p><p>　　Received: 9 February 2006 Accepted: 28 April 2006 Published online: 10 June 2006 Springer-Verlag 2006</p><p>　　摘要：對(duì)于使用天然膨潤(rùn)土處理與水溶

3、液進(jìn)行了一系列吸附試驗(yàn)去除亞甲基藍(lán)染料（MBD）方法有化學(xué)處理和物理處理（微波）。在由一些農(nóng)村用膨潤(rùn)土吸附劑吸附去除甲基藍(lán)染料試驗(yàn)，達(dá)到平衡所需的時(shí)間要小于30min。對(duì)亞甲基藍(lán)吸附，微波方法處理過(guò)的膨潤(rùn)土攝取量最高，其次是酸處理的膨潤(rùn)土，最后是未經(jīng)處理的膨潤(rùn)土。顆粒內(nèi)擴(kuò)散參與了吸附過(guò)程，但不是吸附速度控制因素。這個(gè)理論符合Freundlich和Langmuir等溫線模型，正如論文中的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。</p><p>

4、　　關(guān)鍵詞：微波 天然膨潤(rùn)土 吸附 亞甲基藍(lán)吸附 動(dòng)力學(xué)等溫線</p><p><b>　　簡(jiǎn)介</b></p><p>　　紡織品加工需要使用大量的水。通常，這一行業(yè)的廢水含有染色材料。除了顏色問(wèn)題與染料廢水有關(guān)外，他們對(duì)人體健康也有有害的影響。為對(duì)環(huán)境造成的污染染染和染料接觸人體代謝物的潛在毒性作用還沒(méi)有得到更加全新的關(guān)注。早在1895年觀察時(shí)就有染料生產(chǎn)中的工

5、人膀胱癌率的增加。自那時(shí)以來(lái)，已進(jìn)行了許多研究顯示偶氮染料具有潛在毒性的實(shí)驗(yàn)。對(duì)這些研究的全面審查已經(jīng)超出了本文的范圍，但是，一個(gè)更廣泛的問(wèn)題可以在布朗和德維托的作品發(fā)現(xiàn)并被理解。</p><p>　　在環(huán)境工程中從廢水中去除染料廢水是一個(gè)的重要問(wèn)題。在許多情況下，這些廢物不會(huì)對(duì)經(jīng)濟(jì)的破壞是可以的，因?yàn)榧夹g(shù)或政治原因?；瘜W(xué)處理是由以紡織公司從廢水中除去多余的顏色使用的技術(shù)之一。例如，混凝過(guò)程受用于活性染料廢水處理

6、，使用氯化鐵作為凝固劑。染料去除，也可以使用生物厭氧消化過(guò)程（Talarposhti等2001年Sirianuntapiboon和Saengow 2004年）。膜分離，離子交換過(guò)程，也用于染料廢水的顏色從。費(fèi)用和/或失效的是這些技術(shù)（米什拉和Tripathy 1993）主要缺點(diǎn)。吸附是廢水脫色的最有效的方法之一（麥凱1980葉等1993;麥凱和杜里1990年）。在吸附劑中活性炭是最常用的吸附劑（麥凱和杜里1990年），但是，諸如活性白土

7、，木材和纖維素為基礎(chǔ)的材料不同類型的其他材料也被用來(lái)（葉等人1993;納塞爾和Geundi 1990 ;葉和托馬斯1995年）和粉煤灰（Viraraghavan和羅摩g里希1999）放在一起作為低成本的吸附劑，還有如杏仁殼和榛子，核桃和楊樹(shù)和木屑（艾登等2004年）也被作為潛在的吸附劑被研究。</p><p>　　最近關(guān)于天然黏土已被越來(lái)越多的使用在有毒廢水及其他有機(jī)不同的材料去除上（博伊德等1988）。這些粘土

8、礦物之一，是膨潤(rùn)土，而此前紅色染料一直做為的基本（胡等人2005年）的吸附劑在使用。在850℃烤箱內(nèi)對(duì)膨潤(rùn)土加熱處理合適的表面活性劑（MB）的以增強(qiáng)對(duì)亞甲基藍(lán)吸附能力。他們發(fā)現(xiàn)，膨潤(rùn)土對(duì)亞甲基藍(lán)的吸收能力顯著提高，而且低成本的吸附劑，如杏仁和榛子，核桃和楊樹(shù)和木屑（艾登等al.2004）也被視為去除水中染料紡織品廢液的潛在的吸附劑。</p><p>　　在這項(xiàng)工作中，自然、酸處理和微波處理膨潤(rùn)土用于亞甲基去除藍(lán)染

9、料水溶液。這項(xiàng)工作的主目標(biāo)是：（1）確定物理和化學(xué)處理膨潤(rùn)土吸附染料能力，（2）比較處理后膨潤(rùn)土與自然膨潤(rùn)土吸附能力，（3）研究不同參數(shù)的影響，如溫度，濃度和接觸時(shí)間對(duì)吸附過(guò)程的影響。</p><p><b>　　材料與方法</b></p><p><b>　　材料</b></p><p>　　純粉膨潤(rùn)土的資料可從Supp

10、ilco化工（英國(guó)）獲得如網(wǎng)目尺寸，平均粒徑，表面積和總該材料的陽(yáng)離子交換容量等相關(guān)的具體數(shù)據(jù)。 亞甲基藍(lán)的粉末和蒸餾水用于溶液的制備。對(duì)于酸處理，用分析純硫酸（(Aldrich 公司，密爾沃基，威斯康星州，美國(guó)）來(lái)進(jìn)行吸附過(guò)程中使用到的化學(xué)藥劑。這里的膨潤(rùn)土作為自然的鵬潤(rùn)土。</p><p><b>　　酸處理膨潤(rùn)土</b></p><p>　　15g天然膨潤(rùn)土用H

11、2SO4溶液在圓底燒瓶受到激活的回流后自然冷卻。然后膨潤(rùn)土通過(guò)懸浮液的沉淀分離，用蒸餾水洗滌數(shù)次，放置在120℃的烤箱內(nèi)，直至干燥。在研磨碎之前，干燥后的膨潤(rùn)土的團(tuán)塊形式需要通過(guò)對(duì)樣品進(jìn)行分析，通過(guò)網(wǎng)格為0.125mm的標(biāo)準(zhǔn)篩網(wǎng)進(jìn)行篩分。</p><p><b>　　微波處理膨潤(rùn)土</b></p><p>　　10g天然膨潤(rùn)土樣品被放置在微波爐里加熱3小時(shí)，然后存放在

12、黑暗的封閉瓶?jī)?nèi)存儲(chǔ)。</p><p><b>　　系列吸附試驗(yàn)</b></p><p>　　在進(jìn)行處理和未經(jīng)處理的膨潤(rùn)土吸附試驗(yàn)時(shí)，要確定執(zhí)行需要達(dá)到平衡和動(dòng)力學(xué)模式的時(shí)間。這些溶液瓶子被放置在一個(gè)溫度控制振蕩器（GFL，漢諾威，德國(guó)），分別于進(jìn)行震動(dòng)預(yù)先確定的時(shí)間間隔。吸附劑由離心分離樣品（300g，10min），取上清液，分析了在一個(gè)610納米波長(zhǎng)下的亞甲基藍(lán)的殘

13、留濃度（鋁等2003）測(cè)定。蒸餾水作為對(duì)照。另一組測(cè)試進(jìn)行了研究對(duì)亞甲基藍(lán)吸附溫度的影響。為此，熱（微波）處理膨潤(rùn)土作為吸附劑模型。在上述過(guò)程類似，但在這種情況下提到，采用低溶液濃度的亞甲基藍(lán)，在以60-1000mg/ L范圍內(nèi)。溫度控制的振動(dòng)篩是用來(lái)攪拌確定所需的溫度，即25，30和40℃下的混合，在這種三情況下，直到?jīng)]有任何平衡振動(dòng)，再停止實(shí)驗(yàn)過(guò)程。</p><p><b>　　結(jié)果與討論</

14、b></p><p>　　吸附過(guò)程的動(dòng)力學(xué)研究</p><p>　　自然膨潤(rùn)土對(duì)亞甲基藍(lán)吸收受到接觸時(shí)間的影響。化學(xué)和熱處理膨潤(rùn)土吸收初染料濃度已考慮使用100mg/l。結(jié)果（圖1）表明，所有三種類型從水溶液的膨潤(rùn)土吸附亞甲基的能力。從圖1可以看出達(dá)到平衡需要時(shí)間不超過(guò)30min，雖然能確保這達(dá)成了平衡，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)實(shí)際需要60min。微波處理的膨潤(rùn)土吸附亞甲基的吸附最慢，酸處理膨潤(rùn)土其

15、次，天然膨潤(rùn)土更快。這種行為可歸因膨潤(rùn)土微波對(duì)亞甲基的吸附是在高溫下發(fā)生的，因此，更大比例比酸處理膨潤(rùn)土作為揮發(fā)性物質(zhì)被釋放了，因此創(chuàng)造更多的多孔。這三個(gè)測(cè)試數(shù)據(jù)表明，吸附劑的動(dòng)力學(xué)在最初的染料濃度隨時(shí)間是由在邊界擴(kuò)散，以及其余的曲線那里的吸附率減少了對(duì)內(nèi)部擴(kuò)散的影響。該機(jī)制第一個(gè)是比較快的，隨后膨潤(rùn)土擴(kuò)散在染料毛孔和毛細(xì)孔的結(jié)構(gòu)上（班納吉等1997;麥凱等人1980年）。為了驗(yàn)證這期間可能由不同的吸附劑吸附過(guò)程控制機(jī)制，下面的動(dòng)力學(xué)模

16、型在實(shí)驗(yàn)上的使用如圖1：</p><p>　　圖1亞甲藍(lán)膨潤(rùn)土吸附動(dòng)力學(xué)研究初始濃度100mg/l;膨潤(rùn)土濃度5mg/l</p><p>　　Lagergren第一階模型：</p><p>　　其中k1——反應(yīng)速率常數(shù)，</p><p>　　qt——染料的吸附在時(shí)間t，</p><p><b>　　qe——平

17、衡時(shí)間。</b></p><p><b>　　第二階模型：</b></p><p>　　其中K2第二階的吸附速率常數(shù)。</p><p>　　韋伯和莫里斯內(nèi)擴(kuò)散模型：</p><p>　　其中Kd——是內(nèi)擴(kuò)散速率常數(shù)，</p><p>　　C——經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，如果c = 0，是內(nèi)擴(kuò)散的速率控

18、制吸附速率。</p><p>　　本公式的有效的利用了上述線性對(duì)數(shù)檢查圖中（三種模式是qe - qt）的相對(duì)值，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明了模型的適用性范圍。（未顯示的點(diǎn)）表明，這些地方的吸附動(dòng)力學(xué)的三個(gè)吸附劑在這項(xiàng)工作中所使用的數(shù)據(jù)服從第二階模型。有人還發(fā)現(xiàn)，在顆粒內(nèi)擴(kuò)散吸附的過(guò)程明顯，但它不是表1顯示的速控步驟。速率常數(shù)的二階模型的相關(guān)系數(shù)提供了膨潤(rùn)土的應(yīng)用到這項(xiàng)工作考慮到的三種類型的動(dòng)力學(xué)模型。</p>&

19、lt;p>　　表1 二階模型數(shù)據(jù)與其他模型的R2值不變</p><p>　　溫度影響：平衡等溫線</p><p>　　實(shí)驗(yàn)分別測(cè)量等溫線處微波激活膨潤(rùn)土在25，30和40℃對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附。高溫導(dǎo)致了微波激活膨潤(rùn)土對(duì)亞甲基藍(lán)的攝取量增加了（圖2）。這表明，膨潤(rùn)土對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附是吸熱過(guò)程。這種趨勢(shì)已經(jīng)有報(bào)道，有些作者在研究幾種吸附劑對(duì)染料和其他有機(jī)化合物的吸附時(shí)認(rèn)為這些吸附往往是是

20、不同類型的（麥凱等人1980年，1982年;Nakhla等1994Asfour等1985年蓋爾1994年）。有人認(rèn)為（麥凱等人1980），這種增加的可能性行為是由于在孔隙率隨著溫度的增加而增加。 Achife和Ibemesi（1989）還認(rèn)為，隨著溫度的l高在活性位為吸附數(shù)量增加提供了可能性。微波處理的膨潤(rùn)土對(duì)于亞甲基藍(lán)的吸附平衡等溫線，有著不同的溫度。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了很好的線性化形式，這符合Langmuir和Freundlich等溫線模

21、型的。它的線性化形式之一，Langmuir模型可表示為：</p><p>　　其中qe——對(duì)染料的平衡濃度吸附劑（mg/g）</p><p>　　圖2 膨潤(rùn)土和微波活化膨潤(rùn)土在不同溫度和亞甲基藍(lán)濃度時(shí)的吸收數(shù)據(jù)膨潤(rùn)土濃度5mg/l</p><p>　　該Freundlich模型線性化形式通常表示為：</p><p>　　其中，kf——為符合F

22、reundlich常數(shù)相關(guān)的吸附能力</p><p>　　1 / n——其他符合Freundlich常數(shù)被稱為異質(zhì)性因素。</p><p>　　圖3為符合Langmuir吸附等溫線，不同溫度下微波處理的膨潤(rùn)土對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附，膨潤(rùn)土濃度5mg/l</p><p>　　圖4符合Freundlich等溫線微波處理的膨潤(rùn)土在不同溫度下對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附膨潤(rùn)土濃度5mg/l&

23、lt;/p><p>　　Langmuir和Freundlich的平衡等溫線實(shí)驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù)分別如圖3和4所示。這兩種數(shù)據(jù)擬合得很好，但是，Langmuir模型的數(shù)據(jù)顯示比Freundlich模型更具有說(shuō)服力。微波處理的膨潤(rùn)土在不同溫度下對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附，最大的值從表2的Langmuir模型中下面給出，以及獲得最大吸附量和其他吸附劑相同時(shí)的溫度參數(shù)?？梢钥闯?，在不同溫度下的微波處理吸附劑吸附能力的工作發(fā)展的價(jià)值是遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于

24、其他潛在吸附劑的。</p><p>　　表2吸附劑對(duì)亞甲基藍(lán)的潛在吸附容量</p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　　天然膨潤(rùn)土，酸處理膨潤(rùn)土和微波熱處理膨潤(rùn)土對(duì)去除亞甲基藍(lán)的能力如下：微波處理的膨潤(rùn)土>酸處理膨潤(rùn)土>天然膨潤(rùn)土。 Thekinetics研究表明，這三個(gè)吸附劑對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附在30min時(shí)達(dá)到平衡

25、，在之后的觀察中并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)繼續(xù)吸附亞甲藍(lán)溶液。第二階模型的結(jié)果有力的說(shuō)明了他的結(jié)論的正確性。在對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附的過(guò)程中存在顆粒擴(kuò)散，但是顆粒擴(kuò)散不能控制吸附的速率。熱處理膨潤(rùn)土對(duì)亞甲基藍(lán)吸附的量隨著亞甲基藍(lán)濃度和吸收溫度的升高而升高。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)模型符合隨后的Langmuir和Freundlich等溫線方，但Langmuir模型有更好的代表性。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b><

26、;/p><p>　　[1].Achife E, Ibemesi JA (1989) Applicability of the Freundlich and Langmuir adsorption-isotherms in the bleaching of rubber and melon seed oils. J Am Oil Chem Soc 66:247–252</p><p>　　[2]

27、Al-Asheh S, Banat F, Abu-Aitah L (2003) The removal of methylene blue dye from aqueous solutions using activated and non-activated bentonite. Adsorption Sci Technol 21:451–462</p><p>　　[3]Annadurai G, Juang

28、R, Lee D (2002) Use of cellulose-based wastes for adsorption of dyes from aqueous solutions. J Hazard Mater B92:263–274</p><p>　　[4]Asfour HM, Fadali OA, Nassar MN, El- Geundi MS (1985) Equilibrium studies o

29、n adsorption of basic dyes on hardwood. J Chem Technol Biotechnol 35A:21–27</p><p>　　[5]Aydin AH, Bulut Y, Yavuz O (2004) Acid dyes removal using low cost adsorbents. Int J Environ Pollut 21:97–104 </p>

30、;<p>　　[6]Banat F, Al-Asheh S, Al-Makhadmeh (2003) Evaluation of the use of raw and activated date pits as potential adsorbents for dye containing waters. Process Biochem 39:193–202</p><p>　　[7]Banerj

31、ee K, Cheremisinoff PN, Cheng SL (1997) Adsorption kinetics of xylene by</p><p>　　flyash. Water Res 31:249–261 Boyd S, Shaobia S, Lee J, Mortland M (1988) Pentachlorophenol sorption by organo clay. Clay Clay

32、 Miner 35:125– 130</p><p>　　[8]Brown MA, DeVito SC (1993) Predicting azo dye toxicity. Crit Rev Environ SciTechnol 23:24–324</p><p>　　[9]Gayle N (1994) Activated carbon and soluble humic substan

33、ces: adsorption, desorption and surface charge effects.J Colloid Interface Sci 164:452–462</p><p>　　[10]Hu QH, Qiao SZ, Haghseresht F, Wilson MA, Lu GQ (2005) Adsorption study for removal of basic dye using

34、bentonite. Ind Eng Chem Res 102:885–889</p><p>　　[11]McKay G (1980) Color removal by adsorption, American Dye-Stuff Reports, March 38</p><p>　　[12]McKay G, Al-Duri B (1990) Comparison of theory

35、and application of several mathematics models to predict kinetics of single component batch adsorption systems. Trans IChemE 68B:255–264</p><p>　　[13]McKay G, Poots V (1986) Kinetics and diffusion processes

36、in color removal from effluent using wood. J ChemTechnol Biotechnol 30:279–282</p><p>　　[14]McKay G, Otterburn MS, Sweeney AG (1980) The removal of colour from effluent using various adsorbents—IV silica equ

37、ilibria and column studies.Water Res 14:21–27</p><p>　　[15]McKay G, Blair HS, Gardner JR (1982) Adsorption of dyes on chitin. I. Equilibrium studies. J Appl Polym Sci27:3043–3057</p><p>　　[16]Mi