活性炭吸附亞甲基藍(lán)的光譜特性

楊春花，畢健梁，李金益，黃兆龍,2

（1.紅河學(xué)院理學(xué)院，云南蒙自 661100；2.云南省天然藥物與化學(xué)生物學(xué)高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南蒙自 661100）

活性炭吸附亞甲基藍(lán)的光譜特性

楊春花1，畢健梁1，李金益1，黃兆龍1,2

（1.紅河學(xué)院理學(xué)院，云南蒙自 661100；2.云南省天然藥物與化學(xué)生物學(xué)高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南蒙自 661100）

研究了活性炭對(duì)亞甲基藍(lán)吸附的光譜性質(zhì)，結(jié)果表明，活性炭對(duì)亞甲基藍(lán)吸附非常穩(wěn)定，解吸附趨勢(shì)較小。可以用作圖法確定活性炭對(duì)亞甲基藍(lán)的飽和吸附量?；钚蕴繉?duì)亞甲基藍(lán)的吸附性質(zhì)可用于煤質(zhì)顆粒活性炭測(cè)定方法的改進(jìn)，提高分析效率。

活性炭；亞甲基藍(lán)；光譜特性

引言

活性炭對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附量是評(píng)價(jià)活性炭質(zhì)量的指標(biāo)之一[1]，[3]。木質(zhì)和煤質(zhì)顆?；钚蕴啃再|(zhì)測(cè)定方法都是居于這一原理而制定的[3]。該方法測(cè)定時(shí)要求逐漸分次地將亞甲基藍(lán)溶液滴加到活性炭中，每次振蕩30min，每次振蕩后分離出溶液，測(cè)定665nm處的吸光度值A(chǔ)，要求吸附液的A等于或接近0.4%的硫酸銅溶液的A值時(shí)，滴加的亞甲基藍(lán)才能計(jì)為煤中顆?；钚蕴繉?duì)亞甲基藍(lán)的吸附量。該方法重復(fù)次數(shù)多，分析周期長(zhǎng)，耗時(shí)費(fèi)力。能否用直接用吸光光度法來(lái)測(cè)定溶液中剩余的亞甲基藍(lán)，在總量中扣除剩余量計(jì)算吸附量呢？我們用木質(zhì)活性炭試劑為樣本，通過(guò)研究活性炭吸附過(guò)程中的一些光譜性質(zhì)，提出了吸附量測(cè)定中的一些改進(jìn)措施。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑及儀器

磷酸二氫鉀（AR），磷酸氫二鈉（AR），亞甲基藍(lán)（AR），硫酸銅（AR）。

pH=7的磷酸緩沖溶液，1.50g/L亞甲基藍(lán)溶液（二溶液均按文獻(xiàn)[2]配制）

分光光度計(jì)（普析TU9100），離心機(jī)，滴定裝置。

1.2 亞甲藍(lán)溶液的光譜曲線

取1.5g/L的亞甲基藍(lán)水溶液稀釋成1.50、2.25、3.00、3.75、4.5、6.0mg/L，測(cè)定光譜吸收曲線。

1.3 測(cè)定活性炭的飽和吸附量

稱(chēng)0.10g活性炭共5份，每份分別加入6.0、7.0、8.0、9.0、10.0mL亞甲基藍(lán)溶液，同時(shí)振蕩吸附30min，離心分離出清液，分別測(cè)定665nm波長(zhǎng)下的吸光度值。

1.4 測(cè)定不同吸附時(shí)間的溶液吸光度值

稱(chēng)0.10g活性炭，加7.5mL亞甲基藍(lán)溶液，振蕩吸附30min，離心分離出清液，測(cè)定665nm波長(zhǎng)下的吸光度值，溶液再返回活性炭，繼續(xù)振蕩吸附30min，離心取液，測(cè)定吸光度值，如此重復(fù)共5次。

1.5 測(cè)定重復(fù)洗脫活性炭的解吸附量

稱(chēng)0.10g活性炭，加7.5mL亞甲基藍(lán)溶液，振蕩吸附30min，離心分離棄清液。往已吸附亞甲基藍(lán)的活性炭中加入10mL磷酸鹽緩沖溶液（pH=7.0）,振蕩吸收30min，離心分離取清液，測(cè)定吸光度值（波長(zhǎng)665nm），再往吸附亞甲基藍(lán)的活性炭中加入10mL磷酸鹽緩沖溶液（pH=7.0）,振蕩吸收30min，離心分離取清液，測(cè)定吸光度值。如此重復(fù)5次。

2 結(jié)果與討論

2.1 吸收波長(zhǎng)與結(jié)構(gòu)的關(guān)系

圖1 亞甲基藍(lán)溶液的光譜曲線

圖1中的不同曲線對(duì)應(yīng)不同濃度，圖像表明，亞甲基藍(lán)在665nm、295nm、620nm、665nm附近都有較強(qiáng)的吸收峰，兩個(gè)峰的最大吸收波長(zhǎng)基本不隨濃度變化，而峰值隨濃度增大而有規(guī)律地增大，屬于比較標(biāo)準(zhǔn)的吸收曲線。

我們從2.1的一組光譜曲線中分別提取了250nm、295nm、620nm、665nm波長(zhǎng)下的各曲線的吸光度值，制出各波長(zhǎng)下的標(biāo)準(zhǔn)曲線（見(jiàn)圖2）。結(jié)果顯示了很好的線性關(guān)系，表明，亞甲基藍(lán)濃度在1.5-6.0mg/L期間，指定波長(zhǎng)下的濃度與吸光度值都良好的線性，可以用于微量亞甲基藍(lán)溶液的濃度測(cè)定。為了獲得較高的靈敏度，可選擇665nm。

圖2 不同波長(zhǎng)下亞甲基藍(lán)的標(biāo)準(zhǔn)曲線

2.2 亞甲基藍(lán)用量與活性炭吸附量的關(guān)系

圖3 活性炭對(duì)不同亞甲基藍(lán)用量的吸附規(guī)律

從圖3看出，亞甲基藍(lán)用量在6.0-8.0mL（1.5g/L）區(qū)間，游離亞甲基藍(lán)濃度都非常低，表明，活性炭對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附非常強(qiáng)烈和牢固，吸附量還未飽和。當(dāng)亞甲基藍(lán)用量達(dá)到9.0mL時(shí)，吸光度值急劇增大（9.0mL和10.mL吸附液取出后均稀釋20倍后測(cè)定A，圖中的A值為不稀釋的換算值），表明已經(jīng)過(guò)量，飽和吸附量應(yīng)該在8.0-9.0mL之間。若將8.0mL附近的實(shí)驗(yàn)點(diǎn)布局再精細(xì)一些，通過(guò)作切線外推的方法即可確定飽和吸附量的加入體積。

2.3 活性炭吸附亞甲基藍(lán)的時(shí)間曲線

圖4是活性炭吸附亞甲基藍(lán)的量隨時(shí)間變化的關(guān)系曲線（加入7.5mL亞甲基藍(lán)，總量未達(dá)到飽和量），可以看出：在開(kāi)始30min到60min的吸附過(guò)程中，亞甲基藍(lán)游離濃度急劇下降，表明：活性炭吸附還未平衡，但60min以后，曲線呈平穩(wěn)的、小幅地降低。說(shuō)明吸附反應(yīng)已經(jīng)較接近穩(wěn)定態(tài)。但很難達(dá)到100%的平衡態(tài)。

圖4 活性炭吸附量與時(shí)間的關(guān)系

可見(jiàn)，在本實(shí)驗(yàn)條件下，活性炭吸附量測(cè)定應(yīng)該作用60min以后再測(cè)。

2.4 活性炭吸亞甲基藍(lán)的抗解吸能力

圖5 活性炭-亞甲基藍(lán)抗解吸附的能力

圖5是反復(fù)用10mL的pH=7的磷酸鹽緩沖溶液分批地處理負(fù)載有亞甲基藍(lán)的活性炭（振蕩30min，離心分離溶液），緩沖溶液處理液中的亞甲基藍(lán)濃度與處理次數(shù)的關(guān)系曲線。圖5表明：隨著處理次數(shù)的增加（每次30min），活性炭釋放亞甲基藍(lán)的量在不斷降低，有平緩降低的趨勢(shì)。說(shuō)明活性炭對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附非常牢固，根據(jù)圖2的工作曲線計(jì)算，釋放的亞甲基藍(lán)濃度遠(yuǎn)低于1.5g/L。

2.5 剩余量光度法測(cè)定吸附量的建議

從2.2和2.4的討論可知，活性炭對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附非常牢固，解吸率很低，而且飽和吸附量狀態(tài)時(shí)的亞甲基藍(lán)的平衡濃度與過(guò)量后的濃度曲線有較明顯的變化，因此，通過(guò)增加飽和態(tài)附近的數(shù)據(jù)點(diǎn)，用作圖外推方法能夠確定活性炭對(duì)亞甲基藍(lán)的飽和吸附量。

活性炭的性質(zhì)用于木質(zhì)類(lèi)和煤質(zhì)類(lèi)顆粒活性炭對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附實(shí)驗(yàn)時(shí)，可以將原來(lái)反復(fù)滴加亞甲基藍(lán)溶液-過(guò)濾-光度測(cè)定的步驟調(diào)整為，稱(chēng)等質(zhì)量煤樣8-10份，分別加入5.0-12.0mL亞甲基藍(lán)溶液，混勻后，同時(shí)振蕩吸附30min，分離出清液后，選出一份顏色最接近0.4%硫酸銅溶液，但顏色略深的試液。分別測(cè)定硫酸銅標(biāo)液和該試液的吸光度As和Ax，用標(biāo)準(zhǔn)曲線法或線性回歸法測(cè)出Ax-As對(duì)應(yīng)的濃度（這是過(guò)量部分），在總滴加量中減去這部分過(guò)量值，即為活性炭對(duì)亞甲基藍(lán)的飽和吸附量。

選擇顏色最接近硫酸銅溶液顏色的原因是：可以使方法改進(jìn)后的吸附體系最接近GBT 7702.6-2008的條件，減少分析誤差。

3 結(jié)語(yǔ)

活性炭強(qiáng)烈地吸附亞甲基藍(lán)，飽和吸附量可以用切線外推法確定。活性炭吸附的亞甲基藍(lán)在pH7的緩沖溶液中解吸度較小，因此，可以用多級(jí)試樣平行（同時(shí)）吸附，最后找到顏色與硫酸銅顏色相近但略高的標(biāo)液，用剩余量光度法來(lái)測(cè)定顆?；钚蕴?，以提高分析效率。

[1] 左宋林,劉軍利,楊建校.磷酸活化法活性炭性質(zhì)對(duì)亞甲基藍(lán)吸附能力的影響[J].林產(chǎn)化學(xué)與工業(yè).2010,20(4),1-6.

[2] GB/T 12496.10-1999,木質(zhì)活性炭試驗(yàn)方法[S].

[3] GB/T 7702.6-2008,煤質(zhì)顆?；钚蕴吭囼?yàn)方法[S].

The spectral Characteristics of Adsorption of Activated Carbon to Methylene Blue Trihydrate

YANG Chun-hua1, BI Jian-liang1, LI Jin-yi1, HUANG Zhao-long1,2
(1.College of Science, Honghe University, Mengzi 661100, China;2.Key Laboratory of Natural pHarmaceutical and Chemical Biology of Yunnan Province,Mengzi 661100,China)

spectral characteristics of absorption of activated carbon to methylene blue trihydrate was studied.It was expressed that adsorption of activated carbon to methylene blue trihydrate was very stable and desorption tendency very be weak.Saturated adsorption capacity of activated carbon to methylene blue trihydrate was obtained on illustrating method.The property of adsorption of activated carbon to methylene blue trihydrate could be used to improve the method for detecting granular activated carbon from coal, enhanced the analysis efficiency.

activated carbon; methylene blue trihydrate; spectral characteristics

O652

A

1008-9128（2012）02-0038-03

2012-02-28

楊春花（1988-），女，云南大理人，紅河學(xué)院08級(jí)化學(xué)專(zhuān)業(yè)。

黃兆龍（1958-），男，云南建水人，教授。研究方向：冶金分析和計(jì)算化學(xué)。

[責(zé)任編輯 張燦邦]