摘要：以含馬拉硫磷的廢水為研究對(duì)象，考察了活性炭的投加量、吸附時(shí)間、反應(yīng)溫度及溶液pH值等因素對(duì)活性炭吸附馬拉硫磷行為的影響。結(jié)果表明：活性炭對(duì)馬拉硫磷的吸附以快速吸附為主，2h內(nèi)吸附速度很快；在一定的范圍內(nèi)，活性炭的投加量及反應(yīng)溫度與固相吸附量成正比；活性炭對(duì)馬拉硫磷的吸附在酸性溶液中能力較強(qiáng)，pH值在3.8~4.0范圍內(nèi)，吸附效果好。
一、引言
馬拉硫磷是一種低毒的有機(jī)磷農(nóng)藥，已被世界組織認(rèn)定為環(huán)境激素之一，它在自然環(huán)境中難以被生物分解，卻易被活性炭吸附，研究馬拉硫磷在活性炭上的吸附規(guī)律，對(duì)防治馬拉硫磷造成的污染具有現(xiàn)實(shí)意義。目前關(guān)于環(huán)境激素的作用及其在環(huán)境中的行為以及對(duì)野生動(dòng)物的影響評(píng)價(jià)的研究很多，但有關(guān)環(huán)境激素處理方法的研究還較少。活性炭對(duì)農(nóng)藥的吸附主要是物理吸附過(guò)程，由于其表面具有疏水性，使它能從水溶液中吸附各種物質(zhì)，因此廣泛用于對(duì)農(nóng)藥污染的凈化處理。
波濤活性炭廠家研究了活性炭對(duì)馬拉硫磷的吸附特性及處理效果，并在不同影響因素（反應(yīng)時(shí)間、反應(yīng)溫度、活性炭投加量、溶液pH值）下，對(duì)活性炭吸附馬拉硫磷的情況進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，為含馬拉硫磷廢水處理技術(shù)的開(kāi)發(fā)提供依據(jù)。
二、實(shí)驗(yàn)方法
在8個(gè)50mL錐形瓶中，各加入50mL馬拉硫磷水樣（30mg/L），再分別加入準(zhǔn)確稱取的不同量活性炭（0.4g, 1.0g, 2.0g, 4.0g, 8.0 g）；為防止揮發(fā)，用保鮮膜封口后，置于振蕩器中在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的溫度下進(jìn)行吸附；分別反應(yīng)0.5h, 1h, 2h, 4h，6h，8h，12h，24h后，取混合液用0.45μum濾膜抽濾，測(cè)定濾液中馬拉硫磷濃度。
三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
1、馬拉硫磷吸附動(dòng)力學(xué)曲線
固定活性炭的投加量為0.08g/mL，測(cè)得結(jié)果如圖1所示。可以看出：活性炭對(duì)馬拉硫磷的吸附以快速吸附為主。反應(yīng)前2h內(nèi)活性炭對(duì)馬拉硫磷的吸附速度很快，吸附量達(dá)到0.68mg，超過(guò)總吸附量的60%；在2~6h內(nèi)固相吸附量增加趨勢(shì)沒(méi)有前2h快，吸附6h之后趨勢(shì)漸緩，8~24h吸附基本平衡。因此考慮時(shí)間及實(shí)驗(yàn)條件，其他影響因素的研究實(shí)驗(yàn)選時(shí)為8h。
2、溫度對(duì)吸附效果的影響
改變反應(yīng)溫度，吸咐效果如圖2所示。由圖2可以看出：5℃時(shí)吸附效果差，8h的吸附量只有0.29mg。25℃和40℃時(shí)吸附量的增長(zhǎng)趨勢(shì)比5℃和15℃明顯，前4h的吸附量增長(zhǎng)趨勢(shì)較為迅速。溫度為60℃時(shí)吸附效果很明顯，在前2h吸附速度很快，8h之后吸附量達(dá)到1.08mg。
從圖2得知，馬拉硫磷的固相吸附量隨著溫度的升高而加大，因?yàn)槲讲粌H包括物理作用的吸附，而且包括共價(jià)鍵和氫鍵等作用的化學(xué)吸附。而溫度對(duì)化學(xué)作用的影響比較大，這是因?yàn)榛瘜W(xué)反應(yīng)往往需要一定的活化能，溫度的升高能加大溶質(zhì)分子的平均能量，能促進(jìn)化學(xué)吸附的進(jìn)行，故而促進(jìn)了吸附。但60℃時(shí)的增加趨勢(shì)沒(méi)有25~40℃時(shí)的明顯，這是由于實(shí)驗(yàn)溫度越高，馬拉硫磷的揮發(fā)量越大，因此活性炭的吸附量會(huì)相對(duì)減少，而同時(shí)伴隨的溶解度加大又會(huì)使吸附量減小。
3、活性炭投加量對(duì)吸附的影響
改變活性炭的投加量，吸咐效果如圖3所示。由圖3可以看出：活性炭投加量為0.4g時(shí)，對(duì)馬拉硫磷的吸附量很少，曲線平緩。投加量為1g時(shí)，吸附效果的變化不是很大。而當(dāng)投加量增加到2g時(shí)吸附效果有明顯提高。投加量8g時(shí)吸附效果好。
同一時(shí)間內(nèi)，活性炭投加量越大，吸附效果越明顯。但活性炭投加量對(duì)吸附的影響應(yīng)該是在一定的投加范圍內(nèi)的，在馬拉硫磷濃度一定的條件下，投加量達(dá)到一定數(shù)量時(shí)，吸附效果基本達(dá)到極限，因此投加量要根據(jù)實(shí)際情況而定，過(guò)少，吸附效果不好，過(guò)多則會(huì)造成浪費(fèi)。由圖3可以看出，8g時(shí)的吸附效果雖然佳，但是其單位平均吸附量明顯降低，吸附效果基本達(dá)到上限。因此，繼續(xù)增加投加量，不一定會(huì)得到顯著效果，反而會(huì)造成資源浪費(fèi)。
4、pH值對(duì)吸附效果的影響
活性炭從水中吸附有機(jī)物的效果與有機(jī)物的分子形態(tài)有關(guān)。一般分子態(tài)有機(jī)物比離子態(tài)有機(jī)物容易被吸附。當(dāng)pH>pK時(shí)，有機(jī)物主要以離子態(tài)存在。電離度與溶解度雖然不成比例，但電離度大的有機(jī)物，溶解度大，吸附效果差。為了確定活性炭吸附馬拉硫磷的較佳pH值，實(shí)驗(yàn)考察了pH值對(duì)活性炭吸附馬拉硫磷的影響，結(jié)果見(jiàn)圖4。
由圖4可以看出：pH值對(duì)吸附的影響較大。從反應(yīng)8h的數(shù)據(jù)可以看出，pH值為3.92時(shí)固相吸附量很大，明顯高于pH值為6.92時(shí)的吸附量。而當(dāng)溶液呈堿性時(shí)，吸附效果明顯降低。由此可見(jiàn)，在微酸性條件下吸附效果比較好，因?yàn)樵谖⑺嵝詶l件下，活性炭吸附能力增強(qiáng)，而且可以中和活性炭及原料中少量雜質(zhì)所帶的電荷而聚沉，從而促成較好的吸附效果。活性炭表面含有羧基、酚羥基等，這些官能團(tuán)在水中可以離解。在強(qiáng)堿性溶液中，這些官能團(tuán)大量離解，活性炭表面趨于帶負(fù)電荷，這時(shí)馬拉硫磷分子也趨于離子化而帶負(fù)電荷，由于同性電荷的排斥作用，不利于馬拉硫磷分子在活性炭表面的吸附。在堿性條件下，由于存在“脫吸附”和“溶膠”現(xiàn)象，活性炭本身所帶的物質(zhì)也會(huì)溶解到溶液中，從而增加溶液中的雜質(zhì)，吸附效果差。
三、結(jié)語(yǔ)
通過(guò)活性炭對(duì)馬拉硫磷吸附行為的研究，得出以下幾點(diǎn)結(jié)論：
1、活性炭對(duì)馬拉硫磷的吸附以快速吸附為主，在一定的投加范圍內(nèi)，活性炭的投加量與固相吸附量成正比，但當(dāng)活性炭的投加量增加到一定數(shù)量時(shí)，吸附效果基本達(dá)到上限。
2、溫度升高，活性炭對(duì)馬拉硫磷的吸附量加大，但由于揮發(fā)的影響，過(guò)高的溫度可能會(huì)降低吸附效果。
3、pH值與活性炭吸附作用有密切關(guān)系。pH值調(diào)節(jié)在3.8~4.0范圍內(nèi)，活性炭對(duì)馬拉硫磷吸附效果好。