對(duì)對(duì)硝基苯酚在黃河水體沉積物上的吸附行為研究

丁春　關(guān)偉　何江　周曉鐵

摘要：對(duì)對(duì)硝基苯酚在黃河水體沉積物上的吸附行為進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。通過對(duì)三種不同形式的吸附等溫線的比較，選擇出最符合酚類化合物的Frenunlich等溫線，同時(shí)研究了pH值、離子強(qiáng)度和沉積物有機(jī)質(zhì)等因素對(duì)吸附的影響，結(jié)果表明，對(duì)硝基苯酚的吸附過程符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)規(guī)律，體系pH和離子強(qiáng)度對(duì)對(duì)硝基苯酚的吸附有較大的影響，對(duì)硝基苯酚在沉積物中有機(jī)質(zhì)的分配是其被沉積物吸附的主要機(jī)理。

關(guān)鍵詞：黃河；沉積物；對(duì)硝基苯酚；吸附

1. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

1.1 對(duì)硝基苯酚在黃河水體沉積物中的吸附動(dòng)力學(xué)

對(duì)硝基苯酚在黃河水體沉積物上的吸附量與時(shí)間的關(guān)系曲線見圖1。

結(jié)果表明，對(duì)硝基苯酚具有在界面上迅速分配的特性，吸附平衡時(shí)間短，平衡時(shí)間小于2小時(shí)。為了保證吸附實(shí)驗(yàn)的可靠性，以12h作為吸附平衡時(shí)間。同時(shí)，對(duì)對(duì)硝基苯酚吸附過程動(dòng)力學(xué)分析，由一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程dC/dt=-kC積分得：ln[（Cm-Cs）/Cm]=-kt式中，Cm為沉積物對(duì)對(duì)硝基苯酚的飽和吸附量，Cs為時(shí)間t時(shí)的吸附量?；貧w方程為：ln（Cm-Cs）=-0.0799t+2.391，如圖2，表觀吸附速率常數(shù)k=0.0799。對(duì)硝基苯酚在黃河水體沉積物上的吸附符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)規(guī)律，擬合得到的動(dòng)力學(xué)方程為：Cs=10.92（1-e-0.0799）。

1.2 吸附等溫線

在環(huán)境化學(xué)反應(yīng)中，最常用的基本的吸附等溫線是Freundlish， Langmuir，BET等溫式，其表達(dá)式為：

（1）Freundlish等溫式：CS=KfC1/n

式中，C為吸附質(zhì)的平衡濃度，CS為吸附量，Kf和1/n為待定系數(shù)。

（2） Langmuir等溫式：C/ CS=1/KB+C/B

式中，C為吸附質(zhì)的平衡濃度，CS為吸附量，B為最大吸附量，K為系數(shù)。

（3）BET等溫式：C/CS （C0-C）=1/XmCn+（Cn-1）C/ Xm C0Cn

式中，C為吸附質(zhì)的平衡濃度，CS為吸附量，C0為吸附質(zhì)初始濃度，Xm為單分子層容量，Cn為系數(shù)。

按照上述3種等溫式計(jì)算出對(duì)硝基苯酚的吸附常數(shù)和相關(guān)系數(shù)見表1。

由表1可以看出，在這三類等溫式中，F(xiàn)reundlish等溫式最符合對(duì)硝基苯酚的吸附行為，圖3為對(duì)硝基苯酚在黃河水體沉積物上的吸附等溫線。

Koc相對(duì)于Kf比較穩(wěn)定，可用Koc來表征物質(zhì)的疏水性[1]。實(shí)驗(yàn)所用黃河沉積物的OC%==0.81%，將對(duì)硝基苯酚的Kf值代入式（1），得到Koc=156.4

1.3 pH值變化對(duì)對(duì)硝基苯酚吸附的影響

對(duì)硝基苯酚在黃河水體沉積物上的吸附量在設(shè)置的pH范圍內(nèi)隨pH值的變化情況見圖4。結(jié)果表明，對(duì)硝基苯酚在黃河水體沉積物上的吸附受體系pH值影響較大，吸附量隨pH值的減小而增大。對(duì)硝基苯酚是一弱酸性化合物，當(dāng)體系pH值增加，對(duì)硝基苯酚電離為陰離子增多，它與同樣帶負(fù)電的沉積物膠體間的排斥將增大，對(duì)硝基苯酚在沉積物上的吸附減弱。另外，當(dāng)pH值降低時(shí)，溶液中H+濃度增加，對(duì)硝基苯酚的非離子態(tài)所占的比例相對(duì)增大，而非離子形態(tài)的對(duì)硝基苯酚具有疏水性，從而增加了對(duì)硝基苯酚的憎水吸附。

1.4沉積物有機(jī)質(zhì)對(duì)對(duì)硝基苯酚吸附的影響

已有的研究表明，沉積物或土壤對(duì)有機(jī)污染物的吸附機(jī)理主要有分配作用（partition）和表面吸附（adsorption）。沉積物中的有機(jī)質(zhì)對(duì)有機(jī)污染物的吸附是溶解分配作用的結(jié)果。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，沉積物中的有機(jī)質(zhì)去除后，對(duì)硝基苯酚在沉積物上的吸附量減小，見圖5。表明沉積物的有機(jī)質(zhì)含量是影響對(duì)硝基苯酚吸附量大小的一個(gè)重要因素，即溶解分配過程在黃河水體沉積物吸附對(duì)硝基苯酚中起重要作用。

2. 結(jié)論

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，對(duì)硝基苯酚在黃河水體沉積物的吸附符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)規(guī)律，F(xiàn)reundlish等溫式能夠很好地描述對(duì)硝基苯酚的吸附行為；對(duì)硝基苯酚在黃河水體沉積物上的吸附受體系pH值影響較大，吸附量隨pH值的減小而增大；沉積物——水體系中離子強(qiáng)度的增加，對(duì)硝基苯酚在黃河水體沉積物上的吸附量增加；沉積物有機(jī)質(zhì)的溶解分配過程在對(duì)硝基苯酚吸附中起重要作用。

參考文獻(xiàn)：

[1] 金相燦. 沉積物污染化學(xué)[M]. 北京：中國環(huán)境科學(xué)出版社， 1992.

[2] Chiou C T， et al. Partion characteristics of polycyclic aromatic hy drocarbons o soils and sediments[J]. Environ Sci Technol，1998，32： 264-269.

[3] Thomas C Voice， et al. Sorption of hydrophobic compounds by sed iments， soils and suspended solids-I[J]. Water Res ，1983，17（10）： 1433-441.

[4] 王郁，李詠梅，林逢凱，等.黃浦江底泥對(duì)多環(huán)芳烴吸附機(jī)理的研究 [J].環(huán)境化學(xué)，1997，16（1）：15-22.

[5] 中國土壤學(xué)會(huì)土壤化學(xué)分析專業(yè)委員會(huì). 土壤常規(guī)分析方法 [M]. 北京：科學(xué)出版社，1974.

[6] Tessier， A， et al. Sequential extraction procedure for the speciation of particulate trace metals[J]. Analytical Chemistry， 1979， 51∶ 844-851.

[7] 司友斌，周靜，王興祥，等. 除草劑芐嘧磺隆在土壤中的吸附[J].環(huán) 境科學(xué)，2003，24（3）：122-125.

[8] 劉興明，劉瑞霞，湯鴻霄，等. 不同染料化合物在河流底泥上的吸 附規(guī)律[J].環(huán)境科學(xué)，2002，23（1）：45-49.