2.2 吸附实验

选择阳离子染料亚甲基蓝和阴离子染料日落黄作为典型水溶性有机染料的代表,两种染

料均为市售分析纯,基本性质如表 1.

表 1 亚甲基蓝和日落黄两种染料的基本性质

动力学实验：准确称取 0.05 g 生物炭于 20 mL 玻璃样品管内,加入 20 mL 浓度为 500 mg·

L-1 的日落黄或亚甲基蓝溶液.每种染料设置 20 组平行,置于振荡器中在(25.0±0.1)℃下以

200 r·min-1 振荡,分别在 0.5、1、1.5、2、3、4、6、8、12、24 h 时取出两组平行样品,

取上清液过 0.22 μm 亲水性 PTFE 针式滤器,滤出液用紫外分光光度计在 481 nm 或 670 nm

处测定日落黄或亚甲基蓝浓度.在测定浓度范围内,亲水性 PTFE 滤膜对两种染料的吸附损失

均小于 0.5%.

批量平衡实验：采用批量平衡法研究生物炭对染料的等温吸附曲线.称取一定量生物炭

于 20 mL 玻璃样品管内,加入 20 mL 不同浓度亚甲基蓝或日落黄溶液,盖紧盖子后置于振荡器

中在(25.0±0.1)℃、200 r·min-1 下振荡 4 h.4 h 后将离心管取出静置 10 min,取上清液

过 0.22 μm 亲水性 PTFE 针式滤器,滤出液用紫外分光光度计分别在 481 nm 或 670 nm 处测

定日落黄和亚甲基蓝浓度.

研究温度、pH、硫酸盐浓度对生物炭吸附去除染料的影响时,为了更显著地体现不同温

度下去除率的差异,在 10 mL 初始浓度为 250 mg·L-1 的染料溶液中加入 0.1 g 生物炭进行

测试,将去除率控制在 50%左右.通过控制振荡器温度(5~45 ℃)研究吸附温度的影响,用 1

mol·L-1 的 HCl 和 NaOH 调节染料溶液的初始 pH(3~11),通过在染料溶液中添加不同浓度

(0~2500 mg·L-1)的硫酸钠(Na2SO4)研究硫酸盐对吸附平衡的影响,每种不同条件平行 3 次.

恒温振荡 4 h 后取样分析液相中染料的浓度.

3 结果与讨论

3.1 吸附动力学

由图 2 可见,在 25 ℃、200 r·min-1 条件下,两种生物炭对日落黄和亚甲基蓝的吸附

大约在 2~3 h 左右达到平衡.为了保证后续实验中不同条件下均达到吸附平衡,在批量平衡实

验中都采用 4 h 作为吸附平衡反应的时间.

图 2