CN104014311A - 一种吸附去除水中疏水性双酚a的制剂及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种吸附去除水中疏水性双酚A的制剂及使用方法。特征是：由浓度为0.25-0.45g/L的阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵和2.5g/L的丝瓜络阳离子吸附剂混合制成；将上述混合制剂放入含双酚A的溶液中，室温条件下振荡进行吸附13小时，可以去除水中疏水性双酚A。该发明简便易行、费用低廉，解决了常规水处理工艺难以去除水溶液中双酚A的难题。
Description
技术领域
本发明涉及一种去除水中疏水性双酚A的制剂和使用方法，具体为是将阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵和丝瓜络阳离子吸附剂按一定质量百分比混合制成制剂，加入到双酚A水溶液中，通过吸附去除水溶液中双酚A。
背景技术
双酚A是一种重要的有机化工原料，主要用于生产聚碳酸酯、环氧树脂等高分子材料，也用于生产增塑剂、阻燃剂、涂料等精细化工产品。双酚A为一种内分泌干扰素，广泛存在于水环境中，严重威胁着人与生物体的健康，而常规水处理工艺很难将其从环境中去除，因此需要发明一种制剂能有效去除水中的双酚A。
发明内容
本发明提出一种吸附去除水中疏水性双酚A的制剂及使用方法。由浓度为0.25-0.45g/L的阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵和2.5 g/L的丝瓜络阳离子吸附剂混合制成去除水中疏水性双酚A的制剂。由浓度为0.4 g/L的十六烷基三甲基溴化铵和2.5g/L的丝瓜络阳离子吸附剂混合的制剂，吸附双酚A效果最佳。
利用该制剂可有效去除水中疏水性双酚A，具体方法：将阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵和丝瓜络阳离子吸附剂的混合制剂放入含双酚A的溶液中，室温条件下进行振荡吸附13小时。该发明简便易行、费用低廉，解决了常规水处理工艺难以去除水溶液中双酚A的难题。
附图说明
图1 pH对双酚A吸附的影响。
图2 吸附剂量对双酚A吸附的影响。
图3 表面活性剂量对双酚A吸附的影响。
图4 双酚A浓度对双酚A吸附的影响。
图5吸附时间对对双酚A吸附的影响。
图6实验原理图。
具体实施例
、疏水性双酚A吸附原理。
水溶液中阳离子表面活性剂达一定浓度后，被阳离子吸附剂吸附，在其表面形成半胶束，半胶束的疏水尾部借疏水性相互作用吸附去除水中的双酚A。
2、丝瓜络阳离子吸附剂制备。
丝瓜络的除脂处理：干燥成熟丝瓜络切成厚约1cm的圆盘，置于沸水中浸泡30分钟，用自来水彻底清洗干净后，用蒸馏水中浸泡24小时，然后烘干。
丝瓜络阳离子吸附剂制备：将处理过的丝瓜络与0.2M的柠檬酸溶液按1:50的比例(w/v)混合，置于洁净的不锈钢盘内于先50℃烘干24小时，然后升温至100℃酯化反应60分钟。冷却后酯化丝瓜络用蒸馏水清洗除去未反应的柠檬酸，于50°C下干燥至衡重。实验原理如图6。
3、去除水中疏水性双酚A的制剂的制备、使用及验证。
按质量百分比，由阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵0.25-0.45g/L和丝瓜络阳离子吸附剂2.5 g/L混合制成去除水中疏水性双酚A的制剂。该制剂十六烷基三甲基溴化铵0.4 g/L和丝瓜络阳离子吸附剂2.5 g/L混合制剂，吸附双酚A效果最佳。
取100 mL用稀HNO 3或NaOH调至所需pH值（3-8）和适当浓度（≤50mg/L）的双酚A溶液置于250 mL的锥形瓶中，加入阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵（0.4 g/L）及丝瓜络阳离子吸附剂（2.5 g/L），密闭瓶口，室温条件下在调速震荡器上以150次/分的速度振荡吸附13小时，分离丝瓜络阳离子吸附剂后，用高效液相色谱法测定溶液双酚A的剩余值，计算双酚A的吸附量。吸附反应原理是阳离子表面活性剂首先被阳离子吸附剂吸附，在阳离子吸附剂表面形成半胶束，半胶束的疏水尾部再借疏水性作用吸附去除水中的双酚A。
3.1 pH对吸附的影响。
首先考察了pH值对双酚A吸附的影响。从图1(双酚A: 50 mg/L; 吸附剂: 2.5 g/L; 表面活性剂: 450 mg/L; 时间: 13 h)可知，溶液pH 由2升至3，双酚A的吸附率显著增加；在pH 3-8范围内，双酚A的吸附率基本不变，保持较高水平；pH＞8，双酚A吸附率明显下降。这是因为低pH值时，溶液中大量的H+与阳离子吸附剂的官能团-COO-结合成-COOH, 失去负电荷的阳离子吸附剂不能吸附阳离子表面活性剂形成半胶束，从而影响双酚A的吸附；高pH值时，双酚A因去质子化而疏水性下降，与半胶束的疏水尾部的疏水性相互作用降低，双酚A难以被吸附；另外由于双酚A阴离子和带负电荷的阳离子吸附剂之间存在静电排斥作用，双酚A也不会被阳离子吸附剂吸附。故后续实验均在溶液自然pH 下进行。
3.2 吸附剂量对吸附的影响。
吸附剂量对双酚A吸附的影响见图2(双酚A: 50 mg/L;表面活性剂: 450 mg/L; 时间: 13 h)。吸附剂量从0.5g/L增至2.5g/L时，双酚A吸附率由38.30%增至96.51%，此后, 双酚A吸附达到最大值，吸附率基本不随吸附剂量的增加而改变。
3.3 表面活性剂量对吸附的影响。
作为阳离子吸附剂吸附双酚A的媒介，阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵剂量对双酚A吸附的影响见图3(双酚A: 50 mg/L; 吸附剂: 2.5 g/L; 时间: 13 h)。表面活性剂浓度从250 mg/L增至450 mg/L时，对双酚A的吸附率由93.84%增至96.66%。但表面活性剂量继续增加，双酚A的吸附率下降。原因是高浓度的表面活性剂在溶液中形成胶束，双酚A进入胶束内部，不被吸附剂吸附。
3.4双酚A浓度对吸附的影响。
图4(吸附剂: 2.5 g/L; 表面活性剂: 450 mg/L; 时间: 13 h)显示了双酚A浓度对其吸附的影响结果。双酚A浓度在10-50 mg/l范围内，其在丝瓜络阳离子吸附剂上吸附率超过96 ％。随着双酚A浓度进一步增加，其吸附率明显下降。
用下列兰格缪尔及弗里德里希吸附等温线方程对图5中双酚A的吸附数据进行拟合：
C
e
/q
e
=1/(aQ
m
)+ C
e
/Q
m
ln q e = lnK + (1/n) lnC e
兰格缪尔方程中C e (mg/l)为吸附平衡时双酚A的液相浓度, q e (mg/g)是吸附平衡时双酚A的吸附量, Q m (mg/g)是双酚A的最大吸附量，可由C e /q e 对C e 作图所得直线方程的斜率1/Q m 取得。弗里德里希方程中K 和n为经验常数。
基于表1的模拟结果，从接近于1的线性相关系数（R 2 =0.9958）数值可见双酚A的吸附符合兰格缪尔方程，由兰格缪尔吸附等温线所得直线方程的斜率1/Q m 求得双酚A的最大吸附量为30.96 mg/g。
表 1 双酚A吸附的兰格缪尔及弗里德里希吸附等温线模拟
3.5吸附时间对吸附的影响。
吸附时间对双酚A吸附的影响见图5(双酚A: 50 mg/L; 吸附剂: 2.5 g/L; 表面活性剂: 450 mg/L;)。由图中结果可见开始阶段双酚A的吸附是很快的，随后是一个吸附速度渐慢的吸附阶段，最后在13小时左右达到吸附平衡。
以上实验结果表明由阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵和丝瓜络阳离子吸附剂按一定浓度质量比混合制成去除水中疏水性双酚A的制剂，可有效去除水中疏水性双酚A。当水溶液中双酚A浓度不高于50mg/L时，加入由丝瓜络阳离子吸附剂（2.5g/L）和阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵（0.4g/L）混合制剂，可吸附去除水中95%以上的疏水性双酚A。该发明简便易行、费用低廉，解决了常规水处理工艺难以去除水溶液中双酚A的难题。
Claims (3)
1.一种吸附去除水中疏水性双酚A的制剂，由浓度为0.25-0.45g/L的阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵和2.5 g/L的丝瓜络阳离子吸附剂混合制成。
2.如权利要求1所述的吸附去除水中疏水性双酚A的制剂，其特征在于由浓度为0.4 g/L的阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵和2.5g/L的丝瓜络阳离子吸附剂混合制成。
3.如权利要求1或2任一所述的吸附去除水中疏水性双酚A的制剂的使用方法，具体方法为：将阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵和丝瓜络阳离子吸附剂的混合制剂放入含双酚A的溶液中，室温条件下进行振荡吸附，吸附时间为13小时。
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Application publication date: 20140903 |